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Diversificação e Biogeografia da
Biota Neotropical
Disciplina interdepartamental
Responsável: Ricardo Pinto da Rocha
Convidados: Antonio Carlos Marques,
Silvio Nihei, José Rubens Pirani, Cristina
Miyaki, Fernando Marques
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1. Introdução (definições e conceitos) e História da Biog, 5.ago - Ricardo
2. Evolução Geológica da Terra, Paleoclima, clima, 12.ago - Ricardo
3. Georreferenciamento** – 19.ago - Ricardo
4. Área de distribuição e análise de endemismo** 26.ago - Ricardo
5. Teoria e métodos em Biogeografia Histórica– 9.set – SILVIO NIHEI
6. Teoria e métodos em Biogeografia Histórica**– 16.set - SILVIO NIHEI
7. Estudos de caso – plantas 1 –– 23.set - JOSE PIRANI
8. Estudos de caso – plantas 2 – 7.out – JOSE PIRANI
9. Estudos de caso Métodos, Padrões e Processos filogeográficos - 14.out
––– C. MIYAKI
10. Associações históricas (parasita-hospedeiro) - 21.out –F. MARQUES
11. Estudo de caso – água doce – 4.nov - Ricardo
12. Estudos de caso - marinho-11.nov –– A. MARQUES
13. Aplicações em análises ambientais/conservação da natureza: 18.nov -
Ricardo
14. Avaliação/Seminário: 25.nov- Ricardo
15. Recuperação: data a definir (dez/2013) - Ricardo
Programa
Site da disciplina:
http://lhe.ib.usp.br/BiogeografiaNeotropical/
3
•Avise, J.C. 2000. Phylogeography. The history and formation of species. Harvard University Press, 447
•Bicudo, C.E.M. & N.A. Menezes. 1996. Biodiversity in Brazil. A fisrt approach. CNPq. 326 p. Brown, J.H. & A.C. Gibson 1983. Biogeography. Mosby, 643 p.
•Cabrera, A.L. & A.Willink. 1973. Biogeografia de América Latina. Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico, 120 p.
•Crisci, J., L. Katinas & P. Posadas. 2003. Historical Biogeography: An introduction. Harvard University Press. 233 p.
•Carvalho, C.J.B. & E.A.B. Almeida (eds). 2011. Biogeografia da América do Sul. Padrões & Processos. Ed. Roca. 306 p.
•Humphries, C.J. & L.R. Parenti. 1986. Cladistic biogeography. Oxford; New York: Clarendon Press: Oxford University Press, 98 p.
•Lomolino, M.V., B.R. Riddle & J.H. Brown. 2005. Biogeography. Sinauer. 845 p.
•Lomolino, M.V., D.F. Sax & J.H. Brown. 1994. Foundations of Biogeography. Classic papers with commentaries. Chicago University Press, 1291 p.
•Morrone, J.J. 2009. Evolutionary Biogeography. An Integrative approach with case studies. 301 p.
•Nelson, G.J. & N.I. Platnick, 1981. Systematics and biogeography: cladistics and vicariance. Columbia University Press, 567 p.
•Souza, C.R.G., K. Suguio, A.M.S. Oliveira & P.E. Oliveira (eds.) Quaternário do Brasil. Holos Ed., Ribeirão Preto. 378 p.
•Whitmore, T.C. & G.T. Prance. 1987. Biogeography and Quaternary history in tropical America. Oxford: Clarendon Press, 214 p.
LITERATURA
O que é biogeografia?
Primeiras culturas já sabiam onde achar espécies/alimento,
montanhas, rios, etc...
Ciência que documenta e tenta
entender os padrões de distribuição
espacial dos organismos (de genes
até comunidades e ecossistemas),
causas e história.
OU
“Diversidade biológica resulta da
história da vida na Terra expressa
através de suas mudanças de forma
ao longo do espaço e tempo”
(Crisci et al. 2003)
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História da Biogeografia
Tupã e a criação do mundo
Criou o infinito, depois Jaci (Lua), Iara
(irmã de Jaci) deusa dos lagos, Guaraci
(Sol, irmão de Jaci), que deram vida a
tudo. Pirarucu, deus do mal e Curupira,
deus protetor das florestas. Depois criou o
homem e a mulher.
Os deuses fizeram os animais e plantas
que se dispersaram.
O jardim do Éden (genesis 1440 ac)
Deus cria o homem e os bichos no 5-6 dia, eles se espalham
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Localização
Importância: centro de origem e dispersão
Arca de Noé
7 casais de domésticos
1 casal do resto.
barca de 300 m
Plantas????
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Holanda
Dilúvio,
extinção e
dispersão
Monte Ararat
(Armênia/Turquia)
Arca de Noé
Torre de Babel
Torre para o céu
Deus ordena o fim da obra
“desçamos e confundamo-
lhes” para povoar a
superfície da Terra
Centro de origem e
Dispersão do homem
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Aristóteles
• Rios não são perenes, umidade varia, mar também deve variar. Se o mar avança e retrocede ele nem sempre foi assim.
• Distribuição dos animais
Idade Média
• Queimando bruxas e “livros”
Era das trevas
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Grande navegações
Renascimento
Mauricio de Nassau
Descobertas
Cebus flavius, descrito
Marcgrave 1648
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Linneu
Criação divina
Deus falou para o homem,
“catalogue tudo”
Stasis (Terra, clima, spp)
Jardim do Éden no topo de um
morro tropical (que tem todas as
estações do ano)
Ilha tropical, continentes em
expansão e dispersão.
Buffon
•Problemas nas explicações de Linneu
•Diferentes porções do globo com mesmo
clima e floresta tinham diferente fauna
•Migrações sobre ambientes inóspitos -
improváveis
•Origem da vida no NW Europa. Vida
migrou para Novo Mundo com esfriamento
do mundo, depois se modificou
(degeneração)
•LEI DE BUFFON – Ambiente similares em
regiões isoladas tem diferentes faunas de
mamíferos e aves
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Banks
• Joseph Banks, HMS Endeavor 1768-1771 recolheu 1000 spp de plantas
• Lei Buffon
• SP cosmopolitas
Johann R. Forster
Viajou com Cook
Início da Biog de ilhas
(+ spp no continente,
nas ilhas + próximas,
nas ilhas maiores)
Willdenow 1765-1812
Províncias fitogeográficas na Europa
Vários locais de origem (divinos) de
spp no topo de montanhas, dispersão
posterior dos refúgios
Alexander von Humboldt
Pai fitogeografia
Isobar, isoterma
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Augustin de Candolle
Diferenças locais (“estação”, características
ecológicas) e regionais (“habitações” biotas,
características geológicas/geográficas)
Ecological elements -*****
Fitogeografia (20 áreas), primera proposta
Termo endêmico e área de endemismo
Hutton - Lyell
Hutton (1795) e Lyell (1830) actualismo
(“uniformitarianism”) o mundo era mais velho do que se
imaginava. Fenômenos de hoje ocorreram no passado
Clima mudava, ação do nível do mar
Lyell - Fósseis, extinção mas, espécies eram imutáveis
(Terra Mutável), rejeitou criação divina.
Extinção seguida de criação divina
1800´s – Faltava: Estimar Idade da Terra, dinâmica dos
continentes, mecanismos de diversificação e dispersão
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Sclater
Muitas áreas de criação (próximas a áreas
de distribuição atual)
1858 -Dividiu a Terra em regiões (Aves
Passeriformes) - fidelidade
6 Àreas tinham relação entre si
(Similaridade e dissimilaridade)
Darwin & Wallace
Origem da vida, dispersão e diversificação
Seleção natural- diversificação e adaptação
Dispersão por longas distâncias – isolamento
Darwin: dist. diferentes nos continentes
provaria Seleção Natural
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Hooker
“Southern end of world” 1853
Extensionista – Pontes continentais
Vicariância, Terra X mar
Extensionismo
Extensionistas (Lyell, Forbes, Hooker) – dispersão por grandes e
perenes barreiras (cosmopolitas, dist. Disjunta)
Hooker – biogeografia causal (“vicariancia”)
Ilhas menos diversas cont, maior ilha mais divers. Maior distancia
menos diversa
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XIX, morfo-ecogeográficos
• Bergmann (1847), clima frio, corpo grande, menor corpo/volume
(endotérmicos)
ártico deserto
• Allen (1878), apêndices curtas no clima + frio
XIX, morfo-ecogeográficos
•Golger (1833) – dentro da sp, indivíduos de clima úmido são escuros
•Cope (1877) – grupos evoluem em uma direção, p.ex. aumento
tamanho com tempo Darwin – spp amplilocadas tem altas densidades
populacionais
•Hilgard 1860, clima e plantas transformam rocha em solo
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XIX, morfo-ecogeográficos
• Merriam 1894 – mudanças altitudinais na vegetação
são equivalentes as mudanças latitudinais (plantas)
Síntese XIX e metade do XX
• Centro de Origem
• Sentido da Dispersão N-S
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Centro de origem
CRITÉRIOS CAIN 1944
• Área com maior número de táxons (diversidade aumenta com o tempo). ?Hawai
• Área com maior abundância de spp
?sp introduzidas
• Área com espécies mais derivadas
• Área com o fóssil mais antigo
• Área onde ocorre o táxon mais primitivo do grupo
• Área com as espécies de maior tamanho
Briggs 1984, Muller 1973 – centros de radiação evolutiva, centros secundários de evolução ou centros de diversificação. Parecidos com áreas de endemismo
Centro de origem nos trópicos
Biogeografia filogenética
• Hennig: Filogenia incorporada na Biogeografia. Progressão corológica (área habitada por spp primitivas são ancestrais) deviation rule (assume que especiação peripátrica é muito comum na natureza)
• Brundin 1966, aceitou tectônica e filogenética, idéias claras, influentes
• Usavam muito a dispersão
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Croizat - Panbiogeografia
• Comparou distribuição de animais e plantas e descobriu padrões de distribuições concordantes, independente da capacidade de dispersão, se contrapondo ao modelo dispersialista.
• Vida e Terra evoluíram juntas
• “Space, time, form: the biological synthesis”
• tracks
1900-1960
• Dispersionistas (escola Nova Iorque)
• Paleontologia, origem, dispersão, declínio dos vertebrados, Ameghino, Romer, Simpson, von Ihering, Darlington, Mayr
• Faunas tem historia complexa que só pode ser compreendida com filogenia
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1950-
• Tectônica de placas
• Cladística
• mecanismos limitam distribuições
• Biogeografia ecológica
Deriva continental
A. Snider-Pelligrini 1858 – teoria
sem fundamentos (Ortelis sec XVI)
A. L. Wegener publicou 1912-1956
evidências geológicas e algumas
biológicas
Provou idéias de Hooker, detonou
dispersialistas
Teoria da Deriva continental + expansão dos
fundos oceânicos = Tectonica de placas (déc. 60)
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Biogeografia cladística
• Desenvolvido baseado na panbiogeografia
• Refuta dispersão como principal explicação
• Vários métodos, BPA, Paralogy-Free, Análise de Componentes
Filogeografia • John C. Avise (2000) Phylogeography
• Nova forma de interpretar as dist. Atuais e origens das espécies
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Séc XX-XXI
• MacArthur & Wilson, 1963, 1967, biog de ilhas (imigração e extinção)
• GIS e PC - Métodos de análise: BPA, TAS, DIVA, etc...
• Filogeografia
• Biogeografia Ecológica e Histórica juntas
Classificação dos métodos
DISPERSÃO DISPERSÃO &
VICARIANCIA
Centro de origem
Panbiogeografia
Biogeografia filogenética
Biogeografia cladística
Filogeografia
Análise de parsimonia de
endemicidade (PAE)
N/A N/A
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Classificação dos métodos
ÁREA TÁXON
Centro de origem
Panbiogeografia
Biogeografia filogenética
Biogeografia cladística
Filogeografia
Análise de parsimonia de
endemicidade (PAE)
Séc XXI
Biogeografia transformou-se em algo testável e
abandonou a associação irrestrita com
taxonomia
Descritivo - Narrativo – Interpretativo (teste)
FORMA – TEMPO - ESPAÇO
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Conceitos
• Dispersão – movimento para fora do ponto de origem (dispersal x dispersion). Viajar para nova área, passar por áreas inóspitas e estabelecer uma população. Saltos x Difusão
• Bejerinck´s Law (dispersionista– tudo está em todo lugar, o ambiente seleciona. Com tempo a dispersão é inevitável para maioria spp. Incapacidade de se adaptar a todos os ambientes. (exceção micróbios)
dispersion
Conceitos
• Vagilidade – capacidade própria de dispersão
• Pagilidade – disperso por outros (físico ou biológico)
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• Extinção – processo natural. Desaparecimento de uma linhagem.
• independe da idade evolutiva, mas depende do status ecológico. Relacionado com tam.populacional, taxa nascimento e morte.
• Extinção em massa, mudanças ambientais – 6 grandes extinções (Pleistoceno, Cretáceo, Permiano com 96% fauna marinha)
Conceitos
• Cosmopolita- largamente distribuído pelo mundo
• Conceito dependente da escala e nível taxonômico
Terrestres (Homo sapiens, alguns microorganismos, Falco peregrinus, planta Scencio, Vespertilionidae)
Mar, poucas espécies cosmopolitas (baleias)
Água doce, grupos de plantas (lentilhas, Salvinia) invertebrados (Daphnia, rotifera, Tardigrada)
Conceitos
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• Endemismo – Restrição a um local (surgiu e nunca dispersou; existe em um local dif da origem; existe apenas em parte da dist original). Autóctone, alóctone
• Área de endemismo – onde ocorre 2 ou + organismos (não irmãos), várias definições
• Amplilocado – largamente distribuído (mais de uma área de endemismo)
Conceitos dependem da escala e nível taxonômico
Introduzidas, muitas espécies podem ser levadas pelo homem de propósito ou inadvertidamente (foresia)
Taxonomic relicts, biogeographic relicts = fóssil vivo.
Fragmentação – divisão (vicariância, homem, clima)
Conceitos