AULA distribuicao da diversidade junho 2011

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Distribuição da
diversidade
Fabiana Umetsu
Que padrão de 
distribuição da 
diversidade é evidente 
nestes mapas?
Número de espécies de plantas
Número de espécies por 10 mil km2
<100 1000-1500 4000-5000
2000-3000
1500-2000 5000
200-500
100-200
500-1000 3000-4000
Equador
Número de espécies de plantas
Número de espécies por 10 mil km2
<100 1000-1500 4000-5000
2000-3000
1500-2000 5000
200-500
100-200
500-1000 3000-4000
EquadorEquador
Trópico
Trópico
Rio de Janeiro
Equador
Distribuição original das florestas tropicais úmidas
(tropical rainforest)
Equador
Trópico
Trópico
5000
200-500
2000-3000
1500-2000
200-500
500-1000
10 mil km2
Número de espécies de plantas
>454 espécies de árvores em 1 único hectare no Parque Estadual do 
Conduru, sul da Bahia (Mata Atlântica)
30 espécies ou menos em 1 hectare de floresta temperada
Grande diversidade de espécies nos trópicos
Variação do 
número de 
espécies de 
mamíferos nas 
Américas
Equador
Variação do 
número de 
espécies de 
mamíferos nas 
Américas
225-283
15-36
15-36
125-148
172-195Equador
Em quase todos os grupos de organismos, a diversidade de espécies
aumenta em direção ao Equador
Maiores
valores de 
diversidade
Menores
Menores
Grande diversidade de espécies nos trópicos
E como seria a forma de um gráfico mostrando a variação latitudinal e 
a riqueza?
Hemisfério sulHemisfério norte
Equador PóloPólo
E como seria a forma de um gráfico mostrando a variação latitudinal e 
a riqueza?
Hemisfério sulHemisfério norte
Equador
ou...
Hemisfério sulHemisfério norte
Equador Pólos sobrepostos
Riqueza de um grupo qualquer nas Américas
Vários grupos de espécies seguem aproximadamente este padrão
Equador Pólos
Riqueza de um grupo qualquer nas Américas
Latitude explica parte da distribuição das espécies, em 
cada região do mundo, mas não explica 100%. Por ex.:
Por que América do Sul tem 
total de espécies maior que 
norte, na mesma faixa de 
latitude 20o?
Riqueza de um grupo qualquer nas Américas
20o
20o
20oN
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Latitude
N
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América do sul
América do Sul tem 
total de espécies 
maior que norte, na 
mesma faixa de 
latitude 20º, pois 
tem mais área 
nesta faixa
Riqueza de um grupo qualquer nas Américas
Por que América do Norte 
tem total de espécies maior 
que sul, na mesma faixa de 
latitude 40o?
Riqueza de um grupo qualquer nas Américas
40o
40oN
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Latitude
N
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América do norte
40o
América do Norte tem 
total de espécies 
maior que sul, na 
mesma faixa de 
latitude 40º, pois tem 
mais área nesta faixa
Área (km2)
No. de plantas
Área (km2)
Área (km2)
Área (km2)
No. de espécies de árvores
No. de espécies de mamíferos 
(exceto morcegos)
Relação entre no. de espécies e área
Além da latitude influenciar na distribuição de riqueza 
de espécies, outros fatores também atuam, como área
Exceções??
Gradientes latitudinais de riqueza de espécies foram percebidos
por vários pesquisadores
Humboldt, Bonpland
Gradientes comprovados para florestas, campos, oceano aberto 
e profundo, 
invertebrados marinhos
e de água doce
plantas
fungos
todos grupos de vertebrados
Registros
fósseis
Ficaremos apenas com as 7 principais:
1.Perturbações históricas (em
tempo geológico):
Já os trópicos não foram expostos a muitas perturbações, 
permitindo colonização mais completa e evolução de novas espécies
regiões fora dos trópicos (ex.: regiões temperadas) 
experimentaram perturbações muito fortes, como glaciações, 
com recobrimento do solo por gelo, dificultando colonização e evolução
de espécies
1.Perturbações históricas (em tempo geológico):
1.Perturbações históricas:
Para Para ondeonde
foramforam as as 
espespééciescies??
Não havia impedimento ao deslocamento das distribuições das espécies para o 
sul da América do Norte durante as glaciações
(espécies puderam se refugiar em ambientes mais quentes ao sul e depois re-
colonizar as áreas ao norte, após recuo do gelo)
gelogelo
gelogelogelogelo
gelogelo
gelogelo
A p
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A p
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e sRochosas
Rochosas
Mais espécies de 
árvores na América do 
Norte
semsem gelogelo
No passado, com as mudanças climáticas graduais, as distribuições das espécies
de árvores mudaram, de regiões que se tornaram frias para outras mais quentes
Resultado: espécies foram salvas de extinção que seria causada pelo frio
gelogelo
gelogelogelogelo
gelogelo
gelogelo
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A p
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e sRochosas
Rochosas semsem gelogelo
Já na Europa, as espécies podem ter ficado presas ao norte das cadeias de 
montanhas e muitas se extinguiram durante as glaciações, não podendo achar
refúgio em áreas mais quentes ao sul, sem gelo
Não houve como “fugir” da
extinção causada pelo frio
gelogelo
gelogelo
A l p
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A l p
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PirineusPirineus
Mais espécies de 
árvores na América do 
Norte
2. Produtividade:
Velocidade de produção de determinada quantidade de biomassa (vegetal, animal)
Energia disponível limita número de espécies que podem ocorrer no 
ambiente
Velocidade de produção de determinada quantidade de biomassa (vegetal, animal)
A
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1 2 3 espécies
Regiões temperadas
(produtividade mais baixa)
Quantidade de recursos
Mais sobreposição no uso de recursos
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1 2 3 espécies
Regiões temperadas
(produtividade mais baixa)
Quantidade de recursos
Mais sobreposição no uso de recursos
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1 2 3 espécies
1 2 3 4 5 6 espécies
Trópicos (produtividade
alta)
- maior quantidade e 
variabilidade de recursos, 
dentro de área de mesmo
tamanho
Regiões temperadas
(produtividade mais baixa)
Quantidade de recursos
Quantidade de recursos
Mais sobreposição no uso de recursos
Menor sobreposição
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1 2 3 espécies
1 2 3 4 5 6 espécies
Trópicos (produtividade
alta)
- maior quantidade e 
variabilidade de recursos, 
dentro de área de mesmo
tamanho
Mais recursos leva a:
Regiões temperadas
(produtividade mais baixa)
- surgimento de mais espécies
- grau maior de especialização no uso de recursos
Quantidade de recursos
Quantidade de recursos
Floresta tropical
Mais recursos leva a:
- surgimento de mais espécies
- grau maior de especialização no uso de recursos
Produtividade e diversidade
Os fatores abióticos (umidade, temperatura) 
estão relacionados positivamente com produtividade (kg de 
biomassa) da vegetação dominante, 
Velocidade de produção de 
determinada quantidade de biomassa
trópicos
que por sua vez influenciam na diversidade de animais e plantas, 
em biomas terrestres
Produtividade e diversidade
Região 
inter
tropical
Floresta tropicalvs. tundra do polo norte
maior produtividade, devido às
temperaturas altas e umidade
maior número
de espécies
menor produtividade, devido
às temperaturas muito baixas
menor número
de espécies
Padrões na produtividade
Toda atividade biológica é de alguma forma dependente de radiação
solar, 
mas radiação sozinha não determina produtividade primária
Padrões na produtividade
Ajuste entre radiação e produtividade não é
perfeito
Radiação incidente é capturada de forma 
eficiente apenas quando:
- água e nutrientes estão disponíveis
- temperaturas dentro de limite favorável
para crescimento das plantas (frio/ calor)
Padrões na produtividade
Maioria das áreas oceânicas são
deficientes em nutrientes minerais
Muitas áreas tem luz abundante
mas não tem água suficiente, 
Produtividade baixa
(velocidade de produção de 
biomassa por área) 
muito baixa
Padrões latitudinais na produtividade:
Biomas florestais: aumento de produtividade próximo ao Equador
Produtividade 
terrestre
boreaisboreaistemperadastemperadas
tropicaistropicais tropicaistropicais
tropicaistropicais
temperadastemperadas
boreaisboreais
Temperaturas 
+ quentes
Onde há clima mais severo, nos trópicos ou nos extra-trópicos?
3. Severidade do ambiente:
Menos espécies podem tolerar condições climáticas desfavoráveis
Tundra - frio
Deserto na Austrália – seca
Deserto nos EUA - seca
Deserto em Israel - seca
Grande número de espécies (diversidade) está relacionada com 
presença de condições mais favoráveis
Locais com baixo estresse fisiológico:
Diversidade relativamente maior
trópicos – chuva abundante e bem distribuída, temperaturas altas mas
sem extremos
Locais com alto estresse fisiológico:
diversidade relativamente menor
(regiões polares, temperadas,desérticas – temperaturas extremas, e/ou
inverno muito rigoroso) 
Tolerância ao calor
Calor: 
- acelera reações químicas - aumentam 2 a 4 vezes para cada 10oC de 
aumento de temperatura;
- organismos podem se desenvolver mais rapidamente, 
e nadar, correr e voar mais rápido e digerir e assimilar mais alimento
- Mas organismos terrestres precisam se refrigerar pela evaporação da 
água pode haver desidratação 
Tolerância ao calor
Calor extremo: 
- enzimas e outras proteínas tornam-se instáveis, se decompõem e 
organismo morre
- Na água, a morte é certa acima de 60ºC, 
com exceção de alguns fungos e algumas bactérias primitivas
Onde o clima sofre flutuações mais fortes, nos trópicos ou fora dos 
trópicos? 
4. Instabilidade climática:
Menos espécies são adaptadas a tolerar ambientes variáveis
27 a - 10oC
Variação no ano:
verão
Floresta temperada decídua
invernooutono
Muita variação de temperatura
Onde há mais complexidade (heterogeneidade) ambiental, nos trópicos ou
fora dos trópicos? 
5. Heterogeneidade ambiental:
complexos fisica ou biologicamente, fornecendo mais microambientes
e possibilitando espécies novas surgirem para ocupar estes locais
especiais
Floresta pluvial tropical Taiga ou floresta boreal
CanadáBrasil
Onde há mais interações biológicas entre as espécies, nos trópicos ou fora
dos trópicos? 
6. Interações interespecíficas: 
viver juntos
viver juntos
Interações complexas permitem surgimento de várias espécies especializadas
de:
competidores, 
predadores e presas, 
espécies mutualistas como polinizadores, dispersores de sementes, etc 
Competição por recursos (frutos) e mutualismo - dispersão de sementes - em uma
área de Mata Atlântica
Consumo de frutos e aves frugívoras, com porcentagem e número de eventos de 
consumo de frutos
Rede de interações entre espécies em áreas tropicais
Quais são os padrões de cores que se repetem abaixo?
Quais são os padrões de cores que se repetem abaixo?
“Quanto mais nos aproximamos dos trópicos, maior a 
variedade de estrutura, formas, e a mistura de cores…”
(1807)
Por que ambientes tropicais são
mais coloridos? 
Porque há padrões de cores que
se repetem?
Algumas espécies de borboletas
e outras presas tem gosto ruim
ou são tóxicas
Isto é uma vantagem, porque são 
muito menos predadas, não são 
atrativas para predadores
Espécie tóxica original (modelo) 
tem cores ou padrões de 
advertência, que predadores 
aprendem a evitar
Espécies de borboletas e outras
presas originalmente tinham
aparência diferente
Ao longo de muito tempo, pela
seleção natural, algumas
espécies não-tóxicas ou bem
menos tóxicas passaram a ter
vantagem ao imitarem padrão de 
cores de outra espécie tóxica
Produção de toxinas mais fortes, 
ou em maior concentração, tem 
alto custo energético e é preciso
uma fisiologia especial do 
organismo para produção de 
toxinas
Imitar cores é mais “barato”
metabolicamente
São gerados muitos grupos de 
espécies coloridas
Há muitos tipos de predadores nos trópicos, 
então espécies de presas desenvolveram
mais formas de escapar dos predadores
Relembrando:
Será que nos trópicos surgiram mais espécies que fora dos trópicos? 
Será que nos trópicos mais espécies deixaram de sofrer extinção?
7. Taxas de origem e extinção:
Surgimento de novas espécies
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E
M
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O
espécie
primitiva
Esquema do surgimento e extinção de espécies, com 
o passar do tempo (cladograma):
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P
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espécie
primitiva
Esquema do surgimento e extinção de espécies, com 
o passar do tempo (cladograma):
novas espécies
que se 
originaram a 
partir de um 
ancestral comum
T
E
M
P
O
espécie
primitiva
Esquema do surgimento e extinção de espécies, com 
o passar do tempo (cladograma):
espécies
que se 
extinguiram
Esquema mostrando evolução de alguns grupos de 
animais com representantes atuais
São locais de origem de muitas espécies (berço), ou onde
são mantidas mais espécies sem se extinguirem (museu)?
Science
Moluscos bivalves
T
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P
O
Moluscos bivalves fósseis
Muito mais linhagens
teriam se originado nos
trópicos?
Muito mais linhagens se 
extinguiram nos extra-
trópicos
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Muito mais linhagens
teriam sido extintas
fora dos trópicos?
Moluscos bivalves fósseis
Períodos da história da Terra No. de gêneros de 
bivalves
Muito mais linhagens
se originaram nos
trópicos !
Moluscos bivalves
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p
o
diversificaçãoextinções extinções
Muito mais linhagens foram
extintas fora dos trópicos !
Nos últimos 11 milhões de anos, 
apenas 30 grupos de bivalves 
exclusivamente tropicais foram 
extintos, 
contra 107 grupos extratropicais e 
de ampla distribuição
Moluscos bivalves
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o
Colonização dos extra-trópicos por espécies originárias dos trópicos
Além disso, expansão das espécies e 
grupos tropicais para extratrópicos, 
sem perder ocorrência nos trópicos
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Nos trópicos: 
- maior surgimento de espécies, 
- extinção menor, 
- expansão das espécies e grupos tropicais para extratrópicos, 
sem perder ocorrência nos trópicos
Fatores que atuam/ atuaram nos extra-trópicos, causando extinções (perdas):
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Fatores que atuam/ atuaram nos trópicos, causando maior riqueza:
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Obrigada !!