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Amplitude Geográfica Ecologia de Populações Ecologia de Populações Prof. Dr. Harold Gordon Fowler Prof. Dr. Harold Gordon Fowler [email protected] [email protected]

Amplitude Geográfica

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Amplitude Geográfica

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Amplitude Geográfica

Ecologia de PopulaçõesEcologia de Populações

Prof. Dr. Harold Gordon FowlerProf. Dr. Harold Gordon [email protected]@hotmail.com

“Espécies distintas tendem de viver em lugares diferentes, e lugares diferentes tendem de ser habitados por espécies diferentes” (Leibold e Mikkelson, Oikos 2002).

Amplitude Geográfica

Cada espécie possua uma Cada espécie possua uma amplitude geográficaamplitude geográfica

A amplitude geográfica descreve onde os indivíduos A amplitude geográfica descreve onde os indivíduos de uma espécie potencialmente estão.de uma espécie potencialmente estão.

No Brasil, a maioria das espécies pousem uma No Brasil, a maioria das espécies pousem uma amplitude de 4-8 estados.amplitude de 4-8 estados.

As espécies cosmopolitas são exceções porque As espécies cosmopolitas são exceções porque têm uma distribuição globaltêm uma distribuição global..

As espécies endêmicas As espécies endêmicas somente se encontram em somente se encontram em áreas pequenas e delimitadas.áreas pequenas e delimitadas.

Coiote: Raposavermelha

Cada espécie possua uma Cada espécie possua uma amplitude geográficaamplitude geográfica

Acer nigrum

Oxydendrum arboreum

Acer saccharum

Ursus americanus:

Salix scouleruana:

Cada espécie possua uma Cada espécie possua uma amplitude geográficaamplitude geográfica

Canus lupus

Geográfica

Demográfica Metabólica

Macro-ecologia

Pressões Seletivas e a Distribuição Geográfica

Abundância Tamanho

Amplitude Geográfica e Amplitude Geográfica e EcológicaEcológica

Geográficas – conjunto de locais atualmente ocupados

Ecológicas – conjunto de locais com condições apropriadas

Ecológicas > Geográficas

Razões pela interesse dos ecólogos

A B C

DistribuiçãoDistribuição = amplitude geográfica de = amplitude geográfica de uma populaçãouma população

Condições bióticas e abióticas determinam onde Condições bióticas e abióticas determinam onde uma população pode sobreviver e reproduziruma população pode sobreviver e reproduzir

As distribuições das populações mudam no tempoAs distribuições das populações mudam no tempo

A maioria das distribuições A maioria das distribuições das populações decaem das populações decaem devido a destruição do devido a destruição do habitat pelo Homemhabitat pelo Homem

Outras distribuições Outras distribuições expandem ou expandem ou contraiam contraiam naturalmentenaturalmente

02/10/1402/10/14 1010

Spp 2

Spp 3

Spp 6

Spp 1

Spp 4

Spp 5

Spp 7

Spp 2

Poço de espécies disponíveis

Habitat Potencial

02/10/1402/10/14 1111

Spp 2

Spp 3

Spp 6

Spp 1

Spp 4

Spp 5

Spp 7

Spp 2

Potencial de dispersão de cada espécie

Habitat Potencial

02/10/1402/10/14 1212

Spp 2

Spp 3

Spp 6

Spp 1

Spp 5

Spp 7

Spp 4

Habitat Disponível para cada espécie

Spp 2

Habitat Potencial

Habitat Potencial

Emergencia

Sobrevivência de plantulas

Produção de sementes viáveis

Aumento populacional significante

Gradiente

19301930

19351935

19401940

19451945

19501950

19551955

19601960

19651965

19701970

19751975

19801980

19851985

19901990

19951995

20002000

20052005

Distribuição atual

Distribuição potencial

10 anos

20 anos

30 anos

40 anos

50 anos

3131

Dados empíricos de um gradiente ambiental temporal:

Resposta da vegetação a Aquecimento climático pós-glacial

Overpeck et al. 1992. Geology 20:1071-1074

* As espécies respondem individualmente a mudança climática, e não como comunidades = seleção natural

Distribuições no espaço e tempo

A distribuição heterogênea A distribuição heterogênea dos organismosdos organismos

Toda espécie têm uma distribuição heterogênea a toda escala espacial.Essa distribuição heterogênea e causada por o ambiente biótico e abiótico que também é heterogêneo.Os princípios fundamentais não são os mecanismos causais independentes, mas a interação dos mecanismos que incorporam.

Distribuição do musgo Tetraphis pellucida,

Distribuição Ecológica e Distribuição Ecológica e EvolutivaEvolutiva

A pergunta principal da Ecologia: O que determina a A pergunta principal da Ecologia: O que determina a distribuição e abundancia das espécies?distribuição e abundancia das espécies?

Duas classes de respostasDuas classes de respostas– Fatores locais contemporariesFatores locais contemporaries (domínio da Ecologia (domínio da Ecologia

tradicional); como fatores físicos (profundidade tradicional); como fatores físicos (profundidade da água) limitando a ipê mais do que a arroeira da água) limitando a ipê mais do que a arroeira

– Fatores históricos (= evolutivos)Fatores históricos (= evolutivos)Podem ser importantes: Por exemplo, os Podem ser importantes: Por exemplo, os mamíferos marsupiais como cangurus estão mamíferos marsupiais como cangurus estão restritos a Austrália porque os mamíferos com restritos a Austrália porque os mamíferos com placentas quase nunca chegaram a Austrália placentas quase nunca chegaram a Austrália (tectônica de placas)(tectônica de placas)

Amplitude

Distribuição Geográfica

Distribuição Geográfica

Medidas de Distribuições Medidas de Distribuições GeográficasGeográficas

(Como os pontos se distribuem?)(Como os pontos se distribuem?)MédiaMédia

MedianoMedianoAtributo CentralAtributo Central

Distribuição Geográfica

Padrão de riqueza de Psitacideos sul-americanos a partir de 4 fontes de dados (Mathias et al. GEB, 2004)

Distribuição Geográfica

Distribuição Geográfica

Triatoma Triatoma dimidiatadimidiata

RhodniusRhodniusprolixusprolixus

TriatomaTriatomainfestansinfestans

Área de ocorrência versus Extensão de ocorrência:

- Área < Extensão (a questão dos habitats e escalas);

- Extensão total, latitudinal e longitudinal;

- Interpolação: a) polígonos mínimos convexos;

b) PCA;

c) Modelagem de nicho (e.g., GARP)

Amplitude geográfica (distribuição)—área Amplitude geográfica (distribuição)—área geográfica ocupada permanentemente por geográfica ocupada permanentemente por uma espécie. uma espécie.

A amplitude geográfica não é equivalente à A amplitude geográfica não é equivalente à área vital ou um território de um indivíduo.área vital ou um território de um indivíduo.

Amplitude Geográfica

Distribuição Geográfica

Hipótese de Carson – as populações centrais mantêm uma diversidade genética maior, sofrendo a seleção balancante mas as populações periféricas, pequenas, isoladas e fragmentadas, têm uma diversidade baixa. As condições marginais permitem a sobrevivência de somente um número limitado de genotipos (Carson ‘59, Lewontin ‘74)

Div

ersi

dad

e G

enét

ica

Distancia da periferia da amplitude geográfica

Hipótese de Fisher – as populações periféricas suportam níveis maiores da diversidade genética, sofrendo a seleção flutuante em ambientes espacialmente heterogêneos e não previsíveis mas as populações centrais experimentam a seleção estabilizante (Fisher ’30)

DeDeclíclínionio

Gen

etic

div

ersi

ty

AumentaAumenta

Tendências da periferia ao centro da amplitude geográfica

Distribuições ou Distribuições ou Amplitudes GeográficasAmplitudes GeográficasResumem as localidades onde a espécie tive sucesso

Não informa nada sobre as localidades onde a espécie poderia ter sucesso

Não informa nada sobre os locais onde a espécie fracassou

O entendimento da distribuição depende do conhecimento de quais fatores inibem a espécie de ocupar uma localidade ou região particular

Dispersão e DistribuiçãoDispersão e Distribuição

DispersãoDispersão– O movimentação dos indivíduos é de afora O movimentação dos indivíduos é de afora

dos centros de densidade populacional alta dos centros de densidade populacional alta ou de sua área de origem?ou de sua área de origem?

– Contribua a distribuição global das Contribua a distribuição global das espéciesespécies

Distribuição de espéciesDistribuição de espéciesBiogeografia: o estudo dos padrões amplos Biogeografia: o estudo dos padrões amplos

da distribuição de espécies na Terra.da distribuição de espécies na Terra.

Os padrões são influenciadas fortemente Os padrões são influenciadas fortemente por fatores históricos como a deriva por fatores históricos como a deriva continental e barreiras incluindo continental e barreiras incluindo montanhas e mares.montanhas e mares.

Biogeografia EcológicaBiogeografia EcológicaAs distribuições dos organismos são As distribuições dos organismos são

afeitadas por suas interações com afeitadas por suas interações com os ambientes físicos e biológicos. os ambientes físicos e biológicos.

A escala global, os ecólogos reconhecem os padrões regionais marcados da distribuição da vida aquática e terrestre

Fatores Abióticos na BiosferaFatores Abióticos na Biosfera

BiogeografiaBiogeografia

BiogeografiaBiogeografiaA Austrália é caracterizada por mamíferos A Austrália é caracterizada por mamíferos

marsupiais (cangurus, coalas) porque os marsupiais (cangurus, coalas) porque os mamíferos com placentas não colonizaram mamíferos com placentas não colonizaram antes da separação da massa terrestre.antes da separação da massa terrestre.

As antas são encontradas somente na América As antas são encontradas somente na América do Sul e sudeste da Ásia. As populações do Sul e sudeste da Ásia. As populações ancestrais se separam com a divergência da ancestrais se separam com a divergência da massa terrestre.massa terrestre.

Barreiras Geográficas e Biota Distinta

Biota muito diferente

Biota marinha mais similar

Fatores que Determinam a Fatores que Determinam a Amplitude Geográfica de Amplitude Geográfica de uma Espécieuma EspécieHistoriaHistoria

Tolerâncias BiológicasTolerâncias Biológicas

Outras espéciesOutras espécies

Uma combinação dessesUma combinação desses

Amplitude Amplitude GeográficaGeográfica

Fatores históricos que Fatores históricos que determinam a amplitude determinam a amplitude geográficageográfica

Várias espécies pousem uma distribuição Várias espécies pousem uma distribuição “Gondwandiana”. Ocorrem nos continentes “Gondwandiana”. Ocorrem nos continentes do sul de Austrália, África do Sul, do sul de Austrália, África do Sul, América do Sul, e as vezes Índia.América do Sul, e as vezes Índia.

Esses locais se distam muito atualmente, mas Esses locais se distam muito atualmente, mas há 150 milhões de anos foram ligados num há 150 milhões de anos foram ligados num continente imensos.continente imensos.

Fatores históricos que Fatores históricos que determinam a amplitude determinam a amplitude geográficageográfica

Distribuição “Gondwandiana.Distribuição “Gondwandiana.Exemplos enumeram nos milhares e Exemplos enumeram nos milhares e

incluem muitos tipos diferentes de incluem muitos tipos diferentes de espécies, como aves, e a árvore, espécies, como aves, e a árvore, Nothofagus spNothofagus sp..

Amplitudes GeográficasAmplitudes Geográficas

Distribuição de NothofagusDistribuição de Nothofagus

Amplitudes GeográficasAmplitudes Geográficas

– As distribuições das populações mudam no tempoAs distribuições das populações mudam no tempo

Expansão da distribuição da garça boiadeiro

Mudança geográfica de Picea rubens após glaciação

ImigraçãoDa África

Nenhuma espécie ocorre em todo Nenhuma espécie ocorre em todo lugar porque cada espécie se restringe lugar porque cada espécie se restringe

a um habitat particulara um habitat particular..Os habitats apropriados tendem a serem Os habitats apropriados tendem a serem

agregados dentre da amplitude geográfica de agregados dentre da amplitude geográfica de uma populaçãouma população, assim, a maior parte das espécies , assim, a maior parte das espécies é composta por grupos descontínuos chamados é composta por grupos descontínuos chamados populaçõespopulações..

As fronteiras entre populações podem ser As fronteiras entre populações podem ser subjetivas. subjetivas. – O que conceitue uma população depende das espécies O que conceitue uma população depende das espécies

estudadas. Mas, os membros de uma população estudadas. Mas, os membros de uma população interagem, reproduzem e competem entre eles com interagem, reproduzem e competem entre eles com freqüência maior do que com populações diferentes.freqüência maior do que com populações diferentes.

Mudança Histórica da Mudança Histórica da Densidade de Cervus canadensisDensidade de Cervus canadensis

Identificando onde as populações aumentaram ou diminuíram no tempo ajuda decisões onde pode ocorrer a caça futura

Previsão da Mudança da Previsão da Mudança da Disseminação de Espécies ExóticasDisseminação de Espécies Exóticas

(Rushton et al. 1997)(Rushton et al. 1997)

Sciurus carolinensis(Praga na RU)

Tamiascirus hudsonicus(Nativo a RU)

Comportamento e a Seleção Comportamento e a Seleção do Habitatdo Habitat

Algumas espéciesAlgumas espécies– Não ocupam toda da amplitude geográfica Não ocupam toda da amplitude geográfica

potencialpotencial

A distribuição da espécieA distribuição da espécie– Pode ser limitada pelo comportamento de Pode ser limitada pelo comportamento de

seleção de habitatseleção de habitat

O papel da dispersão na O papel da dispersão na distribuiçãodistribuição

Capacidade de cruzar barreiras afeita a Capacidade de cruzar barreiras afeita a distribuição.distribuição.

Por isso, as espécies da aves tem maiores Por isso, as espécies da aves tem maiores distribuições do que os mamíferos.distribuições do que os mamíferos.

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

1937

194319511958

1961

196019651964

1966 1970

1970

1956

Immigração da Africa

Equator

Popillia japonica, 1908-1991

DistribuiçãoDistribuição

Porém, a falta de capacidade de chegar a Porém, a falta de capacidade de chegar a uma área nova não é o único fator que uma área nova não é o único fator que limita a distribuição. A capacidade de limita a distribuição. A capacidade de sobreviversobreviver numa área nova é crítica. numa área nova é crítica.

Para sobreviver e reproduzir, as espécies Para sobreviver e reproduzir, as espécies precisam lidar com fatores bióticos e precisam lidar com fatores bióticos e abióticos.abióticos.

Em 1890, um grupo Em 1890, um grupo de fãs de de fãs de Shakespeare soltou Shakespeare soltou 120 indivíduos no 120 indivíduos no Parque Central da Parque Central da Nova Iorque Nova Iorque

A A expansãoexpansão do do Passer Passer domesticusdomesticus

Current

1955

1945

1935 1925

1925

1935

19151905

19251935

1945

1955Atual

– O pardal europeu O pardal europeu já disseminou em já disseminou em quase todo o quase todo o mundo, inclusive no mundo, inclusive no Brasil e na Brasil e na América do Norte, América do Norte, onde causa danos a onde causa danos a agricultura. agricultura. Introduzido em 1890 Introduzido em 1890 devido a menção por devido a menção por ShakespeareShakespeare

Como a população Como a população humana, expande e humana, expande e não tem controlenão tem controle

A A expansãoexpansão do do Passer Passer domesticusdomesticus

A população do pardal nas Américas têm A população do pardal nas Américas têm características em comum com a população características em comum com a população humanahumana– Ambas estão Ambas estão

amenizando outras amenizando outras espéciesespécies

– Ambas estão em Ambas estão em expansão virtualmente expansão virtualmente sem controlesem controle

A A expansãoexpansão do do Passer Passer domesticusdomesticus

Atualmente mais do que 100 milhões se Atualmente mais do que 100 milhões se distribuem na América do Nortedistribuem na América do Norte..

A A expansãoexpansão do do Passer domesticusPasser domesticus

A escalas grandes, as distribuições sempre são agregadas

New areasoccupied Year

199619891974

Expansões Naturais da Amplitude GeográficaExpansões Naturais da Amplitude Geográfica

Expansões Naturais da Amplitude GeográficaExpansões Naturais da Amplitude Geográfica Demonstram a influencia da dispersão sobre a Demonstram a influencia da dispersão sobre a

distribuiçãodistribuição

Abelha de melafricanizada

Rio Claro –Unesp

A dispersão contribua a distribuição geográfica das espécies?                        Dispersão refere ao processo da distribuição de indivíduos dentro dos limites geográficos da população.  Pergunta: A distribuição de uma espécie, X, é limitada pela dispersão?

Resposta pode virar de experimentos de transplante.

Se um transplante for de sucesso, então os organismos ainda chegaram a área testada. Se um transplante não for de sucesso, então outros fatores limitam a distribuição da espécie, como competição, alimentos ...

Experimentos de Experimentos de Transplante RecíprocaTransplante Recíproca

Os experimentos de transplante Os experimentos de transplante recíproca envolvem a troça de recíproca envolvem a troça de indivíduos entre duas localidades:indivíduos entre duas localidades:– nesses experimentos, os fenótipos nesses experimentos, os fenótipos

observados dos indivíduos são comparados:observados dos indivíduos são comparados:Mantidos em seu ambienteMantidos em seu ambientetransplantados to a um ambiente diferentetransplantados to a um ambiente diferente

– Esses experimentos permitam separar as Esses experimentos permitam separar as diferencias causados pelas diferencias causados pelas diferencias diferencias genéticasgenéticas versus versus plasticidade fenotípica plasticidade fenotípica

8282

Transplantes de EspéciesTransplantes de Espécies

Os transplantes de espéciesOs transplantes de espécies– Inclua espécies que são recolocadas Inclua espécies que são recolocadas

intencionalmente ou acidentalmente da intencionalmente ou acidentalmente da distribuição originaldistribuição original

– Podem perturbar as comunidades ou Podem perturbar as comunidades ou ecossistemas nos quais foram introduzidosecossistemas nos quais foram introduzidos

Retirada da barreira suspeita da dispersão

Sucesso: populações transplantadas aumentamRejeitar: fatores físicos e químicosRejeitar: interações entre espéciesApoiar: barreira de dispersão

Fracasso: populações transplantadas diminuam Rejeitar: barreira a dispersãoConsistente com as interações das espécies ou com fatores físicos ou químicos

Problema: considerações éticas de transplantes

Transplantes de EspéciesTransplantes de Espécies

Soluções:

Compare ambientes ocupados e não ocupadosquais fatores principais são diferentes? -->

hipóteseDuplicar as diferencias no laboratório

O “Transplante” no laboratório; hipótese: limitação do laboratório

Conduzir transplantes no campo sob condições controladas

Observar espécies no momento da invasão

Transplantes de EspéciesTransplantes de Espécies

Transplantes Transplantes de Espéciesde Espécies

Limite daAmplitudepotencia

Transplantede êxito

Amplitudeatual

Transplantede êxito

Controle

Algumas populações se Algumas populações se movimentammovimentam

Algumas populações são moveis

Os bacalhaus e as andorinhas migram..

Também existe migração nas borboletas monarcas.

Algumas populações se Algumas populações se movimentammovimentam

Uma única população de salmão pode reproduzir a Uma única população de salmão pode reproduzir a montante nos rios da Costa Pacífica, e depois montante nos rios da Costa Pacífica, e depois voltar ao oceano para se alimentar e crescer. voltar ao oceano para se alimentar e crescer.

A maioria das interações entre os indivíduos e a A maioria das interações entre os indivíduos e a troca de alelos, ocorre entre os indivíduos que troca de alelos, ocorre entre os indivíduos que nidificam no mesmo córrego. nidificam no mesmo córrego.

Da mesma forma, a população da borboleta monarca Da mesma forma, a população da borboleta monarca pode migrar, em massa, às áreas onde passam o pode migrar, em massa, às áreas onde passam o inverno no México, retornando a Canadá para inverno no México, retornando a Canadá para reproduzir durante o verão (mas nenhuma reproduzir durante o verão (mas nenhuma população faz toda a viagem).população faz toda a viagem).

Limites de DistribuiçãoLimites de Distribuição

O ambiente físico limita a distribuição O ambiente físico limita a distribuição geográfica das espécies.geográfica das espécies.– As espécies somente podem compensar As espécies somente podem compensar

pouco da variação ambiental.pouco da variação ambiental.

Homeostasia – os mecanismos fisiológicos de um organismo que funcionam para manter um ambiente interno constante sob a variaçao de fatores externos. Os mecanismos de homeostasia tipicamente requerem o gasto de energia e somente operam dentro de uma amplitude estreita de um fator.

Condições externas

Amplitude tolerável

Cond

içõe

s inte

rnas

Conectada intimamente ao conceito de Conectada intimamente ao conceito de curvas de performance (o ambiente curvas de performance (o ambiente

estabelece limites sobre a distribuiçãoestabelece limites sobre a distribuição))

Limites da Distribuição

Grand Prismatic Spring, Yellowstone Nat’l Park

Proporção da população

Espécie 1Espécie 2Espécie 3

Pr

opor

ção

da g

radi

ente

Média

Alta

Baixa

Curvas de performance ecológica

Temperatura e a Temperatura e a PerformancePerformance dos dos OrganismosOrganismos

A maioria das espécies funciona melhor dentro de A maioria das espécies funciona melhor dentro de uma amplitude estrita de temperaturasuma amplitude estrita de temperaturas

Começa ao nível do enzima Começa ao nível do enzima

– Forma rígida a temperaturas baixasForma rígida a temperaturas baixas– As temperaturas muito elevadas destroem a formaAs temperaturas muito elevadas destroem a forma– Funciona melhor a alguma temperatura intermediáriaFunciona melhor a alguma temperatura intermediária

– Podemos medir a eficácia enzimática ao determinar a Podemos medir a eficácia enzimática ao determinar a concentração de substrato necessária para a função concentração de substrato necessária para a função enzimática a uma temperatura. Concentração baixa enzimática a uma temperatura. Concentração baixa de substrato = afinidade elevada de enzimasde substrato = afinidade elevada de enzimas

O ambiente físico e seus efeitos sobre as O ambiente físico e seus efeitos sobre as distribuições: o exemplo da regulação de distribuições: o exemplo da regulação de

temperaturatemperaturaEndotérmicos versus exotérmicos ou Endotérmicos versus exotérmicos ou

homeotérmicos versus heterotérmicoshomeotérmicos versus heterotérmicos

A distribuição de Picea mariana e

Picea glauca em Canadá, destacando a limite do norte dessas árvores

Os limites do norte e do leste de Carnegiea gigantea em Arizona. Os pontos representam os locais onde não existem registros de mais de 36 horas sem descongelar. As cruzes representam locais onde essas condições foram registradas.

VentoVentoAmplifica os efeitos da temperatura sobre os Amplifica os efeitos da temperatura sobre os

organismos ao aumentar a perda de calor organismos ao aumentar a perda de calor devido a evaporação e convecçãodevido a evaporação e convecção

Pode modificar a morfologia de plantasPode modificar a morfologia de plantas

As distribuições dos mamíferos também são controladas pela temperatura. O limite do norte de Glaucomys sabrinus é relacionado a temperatura. Nas partes nortes extremas de sua amplitude, usam comportamento de agrupar para se esquentar.

Temperatura Agregação maior

Tempe

ratu

ra

Num

ero

de ind

ivíd

uos

As montanhas têm efeitos significantes As montanhas têm efeitos significantes sobre sobre – A quantidade de luz que chega a uma áreaA quantidade de luz que chega a uma área– Temperatura LocalTemperatura Local– Precipitação Precipitação

MontanhasMontanhas

3

1

2

EastOceano

Winddirection

CoastRange

SierraNevada

LagosLagos– São sensíveis a mudança sazonal da São sensíveis a mudança sazonal da

temperaturatemperatura– Experimentam trocas sazonaisExperimentam trocas sazonais

O angulo do solO angulo do solResulta em mudanças sazonais nos ambientes locaisResulta em mudanças sazonais nos ambientes locais

EstaçãoEstação

Clima e as Biomas Clima e as Biomas TerrestresTerrestres

O clima exerce um O clima exerce um impacto grande impacto grande sobre a sobre a distribuição das distribuição das espéciesespécies

Deserto Pastagem temperada Floresta tropical

FlorestaCaudiferatemperadaFloresta conífera

TundraArtica eaplina

Precipitação média anual (cm)

Tem

per

atu

ra m

édia

an

ual

(ºC

)100 200 300 400

30

15

0

−15O clima determina a O clima determina a

distribuição e distribuição e estrutura das biomas estrutura das biomas terrestresterrestres

O Clima éO Clima é importante na importante na determinação do por que determinação do por que as biomas terrestres se as biomas terrestres se encontram em áreas encontram em áreas específicasespecíficas

A distribuição das biomas A distribuição das biomas terrestres principaisterrestres principais

30°NTropic ofCancerEquadorTropic ofCapricorn30°S

ChaveForesta tropicalSavanaDeserto

ChaparralPastagem temporadaFloresta caudifera temperadaFloresta conífera

TundraMontanhas altasCapa Polar

Mudança Climática de Longo PrazoMudança Climática de Longo Prazo

Uma maneira de prever a mudança Uma maneira de prever a mudança climática futuraclimática futura– É examinar as mudanças que ocorreram É examinar as mudanças que ocorreram

anteriormenteanteriormente

AmplitudeatualAmplitudeprevistaSobreposição

4.5°C 6.5°C

Micro-climaMicro-clima

Micro-climaMicro-clima– É determinado pelas diferencias de escala É determinado pelas diferencias de escala

fina dos fatores abióticosfina dos fatores abióticos

Os limites da distribuição não sempre Os limites da distribuição não sempre determinados diretamente pelo clima. O determinados diretamente pelo clima. O clima freqüentemente influencia as clima freqüentemente influencia as distribuições das espécies indiretamente distribuições das espécies indiretamente via:via:

Fonte da água Fonte da água Produção do alimentoProdução do alimentoHabitatHabitatIncidência de parasitas, Incidência de parasitas, doenças e competidores,doenças e competidores,

Limites da Distribuição

Fatores BióticosFatores Bióticos

Os fatores bióticos que afeita a Os fatores bióticos que afeita a distribuição de espécies incluem distribuição de espécies incluem – Interações com outras espéciesInterações com outras espécies– PredaçãoPredação– CompetiçãoCompetição

Priodontes maximus

(Tatu canastra)

Priodontes maximus

(Tatu canastra)

Anacleto & Diniz-Filho

2006 (Mammalia)

A

B

C D E F G H I J

K L M

N O P

QR S

T U

V WX

12

3

45

67

8

910

11

1213

1415

1617

18

1920

21

2223

2425

26

272829

30

31

32

33

Distribuição histórica

Distribuição atual

Distribuição esperada sob colapso por centralidade

A

B

C D E F G H I J

K L M

N O P

QR S

T U

V WX

12

3

45

67

8

910

11

1213

1415

1617

18

1920

21

2223

2425

26

272829

30

31

32

33

Padrão de colapso de distribuição

Competição, predação, Competição, predação, mutualismo e herbívora mutualismo e herbívora

são outras interações são outras interações bióticas que podem bióticas que podem

afeitar a distribuição e afeitar a distribuição e abundância das espéciesabundância das espécies

Joe Connell: Moluscos na Escócia

Chthamalus stellatus

Balanus balanoides

Larvas Pelagicas

Colonização

Joe Connell: Moluscos na Escócia

Limitação Fisiológica

Exclusão Competitiva

Os predadores geralmente Os predadores geralmente não limitam as amplitudes não limitam as amplitudes geográficas da presa, com geográficas da presa, com

exceção das espécies exóticasexceção das espécies exóticas

Veremos exemplos de esse Veremos exemplos de esse na aula sobre o controle na aula sobre o controle

biológicobiológico

Um caso específico da Um caso específico da herbivoria limitando a herbivoria limitando a

distribuição distribuição

W. J. Fletcher testou os efeitos de dois animais W. J. Fletcher testou os efeitos de dois animais que se alimentam de algas, os pepinos de mar e que se alimentam de algas, os pepinos de mar e moluscos, sobre a abundancia de alga na moluscos, sobre a abundancia de alga na Austrália. Nas áreas próximas o local de Austrália. Nas áreas próximas o local de testemunho, ou os pepinos de mar, ou os testemunho, ou os pepinos de mar, ou os moluscos, ou ambos foram retiradosmoluscos, ou ambos foram retirados

Fletcher observou uma diferencia grande no Fletcher observou uma diferencia grande no crescimento de algas entre as areas com e crescimento de algas entre as areas com e sem pepinos do mar.sem pepinos do mar.

..

Um caso específico da herbívora Um caso específico da herbívora limitando a distribuição limitando a distribuição

100

80

60

40

20

0

molusco

Pepino do mar Ambos retiradosSó

pepinos retiradosSó moluscos

retirados

08-1982 02-1983 08-1983 02-1984

Área decontrole

Cobe

rtur

a de

alg

as Aumento drámatico de algas

Sem crescimentode algas

CONCLUSION

Um caso específico da herbivoria Um caso específico da herbivoria limitando a distribuição limitando a distribuição

A retirada de pepinos de mar e moluscos A retirada de pepinos de mar e moluscos resultou num aumento maior de algas, resultou num aumento maior de algas, indicando que ambos tem influencia sobre a indicando que ambos tem influencia sobre a distribuição de algas. Porém, a retirada distribuição de algas. Porém, a retirada somente de pepinos de mar aumento muito o somente de pepinos de mar aumento muito o crescimento de algas e a retirada somente de crescimento de algas e a retirada somente de moluscos tinha pouco efeito. Fletcher moluscos tinha pouco efeito. Fletcher concluiu que os pepinos de mar tem maior concluiu que os pepinos de mar tem maior efeito do que os moluscos sobre a distribuição efeito do que os moluscos sobre a distribuição das algas.das algas.

0

50

100

150

200

250

300

74 79 84 89 94

Como prever Como prever amplitudes amplitudes

geográficas?geográficas?

TopografiaTopografiaDe De altaalta

resoluçãoresolução

Ciclo vital, parâmetros Ciclo vital, parâmetros demográficas e de demográficas e de comportamentocomportamento

PrevisõesPrevisões

SeqüênciasSeqüênciasTemporaisTemporaiscompridascompridas

MapeamentoMapeamentodada

vegetaçãovegetação

Maior deriva

genética; menor

habilidade de

adaptação

Maior depressão genética por

endocruzamento

Populações mais divididas

por fragmentação

Maior variabilidade demográfica

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•Destruição de habitat•Degradação ambiental•Fragmentação de habitat•Sobre-exploração•Efeitos de espécies exóticas

•Variação ambiental•Eventos catastróficos

Baixo tamanho

populacional efetivo (Ne)

EXTINÇÃO

>

Fatores antrópicos

Fatores “naturais”

Distribuição e Distribuição e HabitatHabitat

� Uso de espécies focais para mapear o Uso de espécies focais para mapear o habitat funcionalhabitat funcional

� Um mapa é uma hipóteseUm mapa é uma hipótese

Quais são os aspectos chaves de Quais são os aspectos chaves de uma distribuição?uma distribuição?

Um conjunto de “coisas” diferentes (habitats de tipos variados?) – Composição*

Um tipo de arranjo de essas “coisas” (aleatório, agregado, isolado, fragmentado) – Fisionomia (ou Configuração)*

Tamanho da área – Escala

Aspectos históricos – Tempo

Importante, esses não são sempre fisicamente independentes no mundo real

Fatores abióticos e Fatores abióticos e DistribuiçõesDistribuições

Os fatores ambientais podem limitar as Os fatores ambientais podem limitar as taxas de crescimento das espécies taxas de crescimento das espécies independentemente dos recursos independentemente dos recursos

As condições ambientais podem prevenir As condições ambientais podem prevenir que uma espécie atinge uma densidade que uma espécie atinge uma densidade crítica.crítica.

Controles das distribuições variam com a Controles das distribuições variam com a escala espacialescala espacial Fatores abióticos Fatores abióticos dominantes entre dominantes entre

escalasescalas climaclima, variáveis físicos e bio-físicos, variáveis físicos e bio-físicos

Fatores bióticos Fatores bióticos dominantes em dominantes em escalas menores e na margem das escalas menores e na margem das distribuiçõesdistribuições competiçãocompetição, , predaçãopredação, , mutualismomutualismo

Controles de distribuições: resumo

125125

Padrões de distribuição Padrões de distribuição globalglobalRefletiam as diferencias regionais de clima e Refletiam as diferencias regionais de clima e

outros fatores abióticosoutros fatores abióticos

A heterogeneidade do A heterogeneidade do ambiente numa ambiente numa escala local revela escala local revela uma mistura de uma mistura de característicascaracterísticas

Algumas adaptações extraordinárias permitam que Algumas adaptações extraordinárias permitam que algumas espécies vivem em temperaturas algumas espécies vivem em temperaturas extremasextremas

Após uma perturbaçãoApós uma perturbação– A área é re-colonizada por organismos ou A área é re-colonizada por organismos ou

colonizados de novo pelos indivíduos que colonizados de novo pelos indivíduos que sobreviveramsobreviveram

– A estrutura da comunidade passa por uma A estrutura da comunidade passa por uma sucessão de mudanças sucessão de mudanças

PerturbaçõesPerturbações – Podem destruir comunidades biológicasPodem destruir comunidades biológicas

130130

Distribuição de Distribuição de TetraphisTetraphis

A amplitude de uma espécie pode ser mensurada em escalas diferentes.

131131

As amplitudes geográficas As amplitudes geográficas variam entre espécies similaresvariam entre espécies similares??

132132

A amplitude geográfica muda A amplitude geográfica muda com a geografia?com a geografia?

Regra de RapoportRegra de RapoportAs amplitudes geográficas diminuem desde os polos até o As amplitudes geográficas diminuem desde os polos até o

equador.equador.Exemplo: os mamíferos canadenses têm amplitudes Exemplo: os mamíferos canadenses têm amplitudes

geográficas grandes, mas os mamíferos mexicanos têm geográficas grandes, mas os mamíferos mexicanos têm amplitudes menores. amplitudes menores.

133133

A amplitude geográfica A amplitude geográfica muda com a geografia?muda com a geografia?

Regra de RapoportRegra de RapoportAs amplitudes geográficas diminuem desde os As amplitudes geográficas diminuem desde os

polos até o equador.polos até o equador.Esse padrão existe em árvores, peixes, Esse padrão existe em árvores, peixes,

repteis, algumas aves, e mamíferos em repteis, algumas aves, e mamíferos em quase todos os continentes.quase todos os continentes.

O que pode explicar esse padrão?O que pode explicar esse padrão?Variabilidade climáticaVariabilidade climáticaGlaciaçãoGlaciação

Não funciona bem no hemisfério austral.Não funciona bem no hemisfério austral.

CompetiçãoCompetição

134134

Hipótese da Variabilidade Hipótese da Variabilidade ClimáticaClimática

Onde existe mais variabilidade climática nos Onde existe mais variabilidade climática nos oceanos?oceanos?Latitudes medianasLatitudes medianas

Exemplo: peixes marinhosExemplo: peixes marinhos