Biodiversidade e Padrões Globais

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Ecologia de ComunidadesEcologia de Comunidades
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BiodiversidadeBiodiversidade
BiodiversidadeBiodiversidade
. Importância da biodiversidade;
. Dificuldade de conceituar diversidade;
. Diversidade composta por: riqueza e equitabilidade;
. Índices – formas para quantificar a “diversidade” - índices de riqueza, 
modelos de abundância de espécies e índices de abundâncias relativas 
(riqueza e equitabilidade) de espécies;
. Porém, que tipo de informação geral se conhece sobre a biodiversidade 
no planeta?
. Mais de 2 milhões de sp. de eucariotos catalogadas. Possivelmente 
5-15 (~7) milhões de eucariotos no planeta; Procariotos? 
. Diversidade de espécies porém deve-se considerar a diversidade 
genética – diversidade de ecossistemas; 
. Basicamente informações qualitativas e riqueza. Poucas 
informações sobre equitabilidade;
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Padrões de Globais de Biodiversidade
1o) Padrões de Diversidade no Tempo Geológico da Terra
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Padrões de Globais de Biodiversidade
2o) Padrões de Diversidade em Gradientes de Latitude (no espaço)
. Primeiras observações feitas por grandes exploradores-naturalistas 
como Charles Darwin, Henry Bates e Alfred Wallace. 
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Padrões de Globais de Biodiversidade
2o) Padrões de Diversidade em Gradientes de Latitude (no espaço)
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Padrões de Globais de Biodiversidade
2o) Padrões de Diversidade em Gradientes de Latitude (no espaço)
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Padrões de Globais de Biodiversidade
3o) Padrões de Diversidade em Gradientes de Produtividade Primária
. Em uma mesma região, a 
diversidade pode variar de acordo 
com a produtividade primária.
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Padrões de Globais de Biodiversidade
3o) Padrões de Diversidade em relação à Heterogeneidade de Habitats e 
Condições Ambientais
. Em uma mesma região, a 
diversidade pode variar de acordo 
com a heterogeneidade de habitats, 
com condições ambientais 
particulares (sub-climas) e com a 
distância do centro de dispersão.
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Padrões de Globais de Biodiversidade
4o) Padrões de Diversidade em relação à Heterogeneidade de Habitats e 
Condições Ambientais
Distribuição adequada para 
mamíferos e aves porém inadequada 
para répteis e anfíbios
!
!
Particularidades de cada grupo
. Em uma mesma região, a 
diversidade pode variar de acordo 
com a heterogeneidade de habitats, 
com condições ambientais 
particulares (sub-climas) e com a 
distância do centro de dispersão.
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BiodiversidadeBiodiversidade
Os padrões são claros porém, quais os fatores que determinam a 
biodiversidade em uma determinada comunidade ?
1) Aspectos locais / determinísticos
. Atuam em micro escala ou escala local; 
. Centro das atenções dos ecólogos até o final do século passado;
. A diversidade está relacionada basicamente às interações 
específicas (competição, predação, mutualismo) e a aspectos locais 
como distúrbios;
. Baseou-se nas idéias de nicho, exclusão competitiva e especiação; 
. Leva-se em consideração a identidade das espécies. 
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Os padrões são claros porém, quais os fatores que determinam a 
biodiversidade em uma determinada comunidade ?
2) Aspectos regionais / perspectiva histórica
. Atuam em macro escala ou escala regional e global; 
. Primeiras teorias usadas para explicar a diversidade. Remontam às 
grandes expedições de naturalistas famosos, como Wallace;
. Perderam força em meados do séc. XX (avanço dos aspectos locais e 
impossibilidade de testar as teorias – a diversidade que observamos 
hoje é reflexo de anos de eventos históricos)
. A diversidade está relacionada basicamente a eventos de extinções e 
formações de espécies, aparecimento de barreiras de dispersão e 
grandes mudanças climáticas (Eras do Gelo);
. A identidade das espécies tem menor importância. 
Objetivo: Entender como fatores que atuam em hierarquias de tempo 
e espaço interferem na estrutura (diversidade) de uma comunidade.
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Os padrões são claros porém, quais os fatores que determinam a 
biodiversidade em escala local e regional ?
Então, tantos fatores regionais como locais 
influenciam na biodiversidade.
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Algumas definições importantes
α -, γ - e β - Diversidade
. α - Diversidade – número de espécies (riqueza) em uma área limitada 
com habitat relativamente uniforme – depende dos limites da 
comunidade, do esforço amostral. Ex. diversidade de organismos de uma 
Mata de Galeria. 
. γ - Diversidade – número de espécies observadas em todos os habitats 
de uma região (área geográfica sem barreiras nítidas de dispersão dos 
organismos – a definição depende dos organismos em questão. Ex. 
diversidade de organismos do Cerrado;
. β - Diversidade – relacionada à diferença ou substituição de espécies 
de um habitat para outro dentro da mesma região. Quanto maior a 
diferença de espécies entre habitats, maior será a Diversidade Beta. Pode 
ser calculada a partir das Diversidades Alfa e Gama.
Diversidade Beta = Diversidade Gama / Diversidade Alfa
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BiodiversidadeBiodiversidade
Exemplos
ab ab
ab ab
α = 2; γ = 2; β = 1
ab c
ed
α = 1,25; γ = 5; β = 4
a a
b b
α = 1; γ = 2; β = 2
abc abc
abcabc
α = 3; γ = 3; β = 1
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BiodiversidadeBiodiversidade
α = 1,75; γ = 3; β = 1,7
ab ab
ab c
α = 2; γ = 2; β = 1
ab c
aed
α = 1,5; γ = 5; β = 3,33
α = 1,25; γ = 5; β = 4
a ab
b b
α = 1; γ = 2; β = 2
α = 1,25; γ = 2; β = 1,6
abc abcd
abcabc
α = 3; γ = 3; β = 1
α = 3,25; γ = 4; β = 1,2
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Biodiversidade
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Biodiversidade
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Teoria da Biogeografia de Ilhas
(MacArthur & Wilson)
. Uma das teoria mais usadas na previsão da diversidade de espécies em uma 
comunidade;
. Baseada em uma perspectiva regional / histórica;
. Diversidade em uma ilha está relacionada com processos de imigração 
(regionais) e extinção (locais);
. Tendência a um equilíbrio (número de espécies em uma determinada ilha); 
Número de espécies em uma ilha
I
E
S^
BiodiversidadeBiodiversidade
Teoria da Biogeografia de Ilhas
Número de espécies em uma ilha
I
E
S^
Número de espécies em uma ilha
I
E
S^
S^
I
E
Ilhas Pequenas X Ilhas Grandes
P S^G
pequena
grande
I
E
Ilhas Próximas X Ilhas Afastadas
S^S^ PA
próxima
afastada
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Teoria da Biogeografia de Ilhas
Exemplos
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Teoria da Biogeografia de Ilhas
Exemplos
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BiodiversidadeBiodiversidade
Teoria da Biogeografia de Ilhas
Só funciona para ilhas ???
Não! Em continentes, as taxas de imigração e extinção local podem ser 
substituídas por taxas de formação de espécies (especiação) extinção regional 
Número de espécies em um continente
extinção
S^
especiação
Importante: Não leva em consideração a identidade das espécies
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BiodiversidadeBiodiversidade
Voltando para os padrões gerais de biodiversidade...
P. ex. Por que há mais espécies nos trópicos que nas zonas temperadas ?
Sob a ótica dos aspectos regionais / perspectiva histórica 
. Hipótese do Tempo e do Tamanho dos Trópicos;
. Hipótese dos Refúgios;
. Mudanças climáticas cíclicas (Glaciações), especiação alopátrica e 
estabilidade dos trópicos. Faunas incompletas nas zonas temperadas, 
sem tempo suficiente para evoluir; 
. Impossível de se testar!
Será que estas hipóteses explicam todo o problema? 
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Biodiversidade
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Biodiversidade
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Algumas definições importantes
Nicho Ecológico
. Um dos principais conceitos do grupo dos determinísticos (diversidade 
regulada pela interação entre as espécies – processos locais regulam a 
comunidade). A identidade das espécies importa para o estudo da 
estrutura da comunidade; 
. Espectro de condições do ambiente, recursos e pressão de outros 
fatores de interação entre espécies no qual uma espécie pode 
sobreviver e reproduzir;
. Função da espécie no ambiente: onde ela vive, o que ela come, quem a 
preda etc..
. Possui natureza multidimensional;
BiodiversidadeBiodiversidade
Algumas definições importantes
Nicho Ecológico
A)
Gradiente de uma condição ambiental x
Eixo X
E
i
x
o
 
Y
B)
Eixo X
E
i
x
o
 
Y
C)
Eixo Z
BiodiversidadeBiodiversidade
Algumas definições importantes
Nicho Ecológico
. Um dos principais conceitos do grupo dos determinísticos (diversidade 
regulada pela interação entre as espécies – processos locais regulam a 
comunidade). A identidade das espécies importa para o estudo da 
estrutura da comunidade; 
. Espectro de condições do ambiente, recursos e pressão de outros 
fatores de interação entre espécies no qual uma espécie pode 
sobreviver e reproduzir;
. Função da espécie no ambiente: onde ela vive, o que ela come, quem a 
preda etc..
. Possui natureza multidimensional;
. Nicho total de uma comunidade é como um volume preenchido por 
bolas, onde cada bola é o nicho total de uma espécie.
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BiodiversidadeBiodiversidade
. Biodiversidade – função da quantidade de nichos e da amplitude 
de cada nicho
Amplitude de nicho
Sobreposição de nicho e Exclusão Competitiva
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Biodiversidade
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Biodiversidade
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. Como aumentar a biodiversidade de um dado lugar? 
. Como alguns lugares suportam maior diversidade de espécies que
outros lugares?
BiodiversidadeBiodiversidade
Influência do “número de nichos” sobre a diversidade de espécies de 
uma comunidade
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Biodiversidade
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Influência do “número de nichos” sobre a diversidade de “morfologias” 
de uma comunidade
Diversidade gera Diversidade !!!
Biodiversidade
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Voltando para os padrões gerais de biodiversidade...
P. ex. Por que há mais espécies nos trópicos que nas zonas temperadas ?
Sob a ótica dos aspectos locais / determinísticos
1) Hipótese da Não-Exclusão em Regiões Pobres em Recursos e da 
Heterogeneidade Ambiental
. Condições ideais de presença de dois 
ou mais recurso para uma seqüência 
de espécies;
. Em ambientes pobres e heterogêneos, 
as espécies coexistem.
Biodiversidade
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BiodiversidadeBiodiversidade
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2) Hipótese da Predação e da Herbivoria
. Predação mantém presas abaixo da 
capacidade suporte (K) das 
populações;
. Predação seletiva em presas forte-
competidoras;
. Herbívoros-predadores são 
altamente eficientes.
. Herbivoria explicaria diversidade na 
Floresta Tropical?
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3) Hipótese do Distúrbio Intermediário
. Mantém em uma dada área, organismos pioneiros, intermediários e de 
final de desenvolvimento sucessional;
. A ausência de distúrbio eliminaria os organismos pioneiros, enquanto 
que distúrbio muito intensos eliminaria os organismos “clímax”;
. Exemplo, clareiras em uma floresta tropical. Distribuição dos 
organismos em manchas 
Organismos “clímax”
Organismos intermediários
Organismos pioneiros
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BiodiversidadeBiodiversidade
4) Hipótese da Competição
. Em regiões climaticamente mais estáveis, as comunidades são 
geralmente muito cheias, a competição tende a ser intensa entre as 
espécies, aumentando o grau de especialização – aumenta a diversidade. 
Especialização – adaptação ao meio biótico;
. Em regiões climaticamente menos estáveis, as comunidades tendem a 
ser mais vazias devido às necessidades adaptativas de cada espécie. Neste 
caso, as comunidades são mais vazias, os organismos mais generalistas, 
com nichos mais amplos. Generalismo – adaptação ao meio abiótico;
. Exemplos: Floretas Tropicais e Floretas Temperadas
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BiodiversidadeBiodiversidade
Finamente...
Biodiversidade:
. Regulada por vários fatores em várias escalas. Pouco provável que um 
fator apenas (regional ou local) determine o padrão de diversidade de 
organismos em uma determinada comunidade;
. Portanto, tanto fatores locais
(competição, predação, herbivoria, distúrbio, heterogeneidade de
habitats, produção primária)
como fatores regionais 
(tempo evolutivo, estabilidade climática, tamanho da região)
determinam a biodiversidade.
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BiodiversidadeBiodiversidade
Por exemplo...
Estabilidade Climática
Tempo Geológico Competição
Mosaico de Nutrientes
Distúrbio Intermediário Herbivoria das Sementes
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