3. BIOGEOGRAFIA

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BIOGEOGRAFIA
INTRODUÇÃO
Conceito:
Preocupa-se em documentar e compreender modelos espaciais de biodiversidade. 
É o estudo da distribuição dos organismos, tanto no passado quanto no presente, e dos padrões de variação ocorridos na Terra, relacionados à quantidade e aos tipos de seres vivos. 
Estudo dos seres vivos no contexto temporal e espacial.
INTRODUÇÃO
Perguntas norteadoras que caracterizam a biogeografia:
Por que há tantos seres vivos? 
Como e por que uma espécie ou um grupo taxonômico superior está(ão) ocupando a presente área de ocorrência? 
O que possibilita uma espécie a viver onde se encontra e o que impossibilita a colonizar outra área? 
Qual o papel do clima, solo, topografia, e interações com outros organismos limitando a distribuição de uma espécie? 
INTRODUÇÃO
Como diferentes tipos de organismos são substituídos por outros com as alterações nos sítios? 
Como dada espécie ficou restrita a uma determinada área de ocorrência? 
Quais são as espécies aparentadas e onde são encontradas? Em que local vive seus ancestrais? 
INTRODUÇÃO
Por que há muito mais espécies nos trópicos do que em latitudes temperadas ou árticas? 
Como ilhas oceânicas isoladas são colonizadas e por que há quase sempre um número reduzido de espécies em ilhas do que nos mesmos tipos de habitats no continente? 
Como uma espécie se limitou a seu espaço natural? 
INTRODUÇÃO
A História da Biogeografia
A história da Biogeografia pode ser dividida em 3 períodos, marcados por rupturas conceituais:
1 - Período Clássico (1760-1860) – Este período ficou caracterizado pela publicação de vários volumes sobre história natural, publicadas entre 1749 e 1804, por Georges-Louis Leclerc e Buffon (1707-1788). 
INTRODUÇÃO
“Transformismo”: as diferentes espécies derivam uma das outras por degeneração num processo lento e progressivo, existindo espécies intermediárias até surgirem as formas atuais. 
Nesta concepção transformista da diferenciação das espécies a noção de tempo geológico é fundamental, dado que Buffon admitia que as condições ambientais a que as espécies estavam sujeitas eram fundamentais ao processo de degeneração. 
INTRODUÇÃO
2 - Período Wallaciano (1860-1960) – Alfred Wallace (1823-1913), contemporâneo de Darwin, utilizou a teoria evolucionista para explicar endemismos e regiões biogeográficas. 
Dados biogeográficos – a uniformidade entre os seres vivos levou-o a considerar uma ancestralidade comum, e por outro, a existência de variabilidade entre populações de locais próximos levou-o a admitir a possibilidade de cada uma dessas populações ser o resultado de um processo de transformação continuado condicionado às condições ambientais particulares 
Dados geológicos – importância da noção do tempo geológico e dos fenômenos geológicos que atuaram e atuam na natureza, nos processos de transformação lentos e graduais. 
INTRODUÇÃO
3 - Período Moderno (início 1960): redescobrimento da moderna teoria da deriva continental/placas tectônicas. 
De acordo com a teoria das placas tectônicas, as maiores características geológicas são instáveis e a moderna explicação biogeográfica sugere que a vida na Terra tenha evoluído com parte da evolução da geografia da Terra. 
 A concepção moderna de Biogeografia baseia-se na premissa de que:
“A evolução da vida ocorreu concomitantemente à evolução geográfica da Terra”.
INTRODUÇÃO
Principais cientistas na história da Biogeografia
Aristóteles: um dos mais antigos a indagar-se sobre a questão; De onde veio a vida, e como se diversificou e se espalhou através do globo?
Carolus Linnaeus (1707-1778): Supôs que a vida tinha se originado, ou sobrevivido a dilúvio bíblico, ao longo das encostas do Monte Ararat. 
Á medida que se subia na montanha, os distintos ambientes iam se sucedendo. Assim, cada uma dessas zonas abrigava um conjunto distinto de espécies.
 Uma vez que o dilúvio recuou, essas espécies migraram da base da montanha e se espalharam, colonizando seus respectivos ambientes em diferentes regiões do globo.
INTRODUÇÃO
Buffon (1707 - 1788) : Seguidor de Lineu mas contrariou sua explicação... “Diferentes porções do globo , mesmo aquelas com condições climáticas e ambientais semelhantes, eram comumente habitadas por tipos distintos de animais e plantas. Os trópicos, em particular, continham uma grande diversidade de organismos incomuns." 
A visão de Lineu exigia que as espécies migrassem através de habitats inóspitos depois do dilúvio, como estas eram imutáveis sua expansão teria sido bloqueada por barreiras. 
INTRODUÇÃO
Buffon acreditava que a vida se originou numa grande massa continental no extremo norte, num período anterior onde as condições climáticas eram mais uniformes.
Buffon examinou as espécies de mamíferos do Velho Mundo: a maioria não possuía correspondentes na América.
Lei de Buffon: diferentes regiões do globo, apesar de compartilharem as mesmas condições, são habitadas por diferentes espécies de animais e plantas. 
INTRODUÇÃO
Johann Reinhold Forster (1729 - 1798): Fez uma das primeiras deduções iniciais do que viria a ser chamado de biogeografia de ilhas e a teoria da diversidade das espécies. 
Ele notou que comunidades insulares possuíam menos espécies vegetais do que no continente, e que o número de espécies nas ilhas aumentava de acordo com recursos disponíveis. 
Tendência de diminuição da diversidade vegetal do equador aos pólos, um padrão que ele atribuiu à direções latitudinais de elevação da temperatura na superfície terrestre.
INTRODUÇÃO
Karl Willdenow (1765 - 1812): Escreveu a maior síntese fitogeográfica. 
Sugeriu que havia muitos outros lugares, como ponto de origem das espécies - montanhas que em tempos passados eram separados por mares. Cada um desses refúgios montanhenses era habitado por um conjunto distinto de vegetação local criada. Com o recuo do dilúvio, essa vegetação pode então se dispersar, formando assim, as regiões florísticas do mundo. 
INTRODUÇÃO
Alexander von Humboldt (1769 - 1859): Pai da fitogeografia. 
Notou que o zoneamento florístico que Forster descreveu ao longo dos gradientes latitudinais também poderia ser observado em uma escala mais local. 
Percebeu que mesmo no interior das regiões, as plantas estavam distribuídas em zonas de altitude, ou cinturões florísticos, variando de equivalentes equatoriais tropicais em baixas elevações até equivalentes boreais árticos nos topos.
INTRODUÇÃO
Augustin P. Candolle (1778 - 1841): Adicionou que os organismos não são somente influenciados pela luz, calor e água, como também competem por esses recursos. 
Fatores como a idade da ilha, vulcanismos, clima e insolação também influenciam a diversidade florística dentro de uma ilha. 
Foi um dos primeiros a escrever sobre a competição e a luta pela existência, um tema que viria a ser central para o desenvolvimento da teoria evolutiva e ecológica. 
INTRODUÇÃO
Charles Lyeel (1797 - 1875): pai da Geologia.
Concluiu junto com Adolphe Brongniart, pai da Paleobotânica, que o clima da Terra era altamente mutável. 
Descobriram que muitas formas de vida, hoje adaptadas a clima tropicais, habitaram as atuais regiões temperadas do norte da Europa. 
O nível do mar também mudou e que o soerguimento e a erosão das montanhas alteraram a superfície da Terra. sendo para ele, essa a explicação plausível para a presença de fósseis marinhos nos topos das montanhas. 
INTRODUÇÃO
Darwin, Hooker, Sclater e Wallace. Maiores responsáveis pelos avanços em Biogeografia e Biologia Evolutiva.
Charles Darwin (1809 - 1882): Percebeu que o isolamento geográfico facilita a variação dentro e entre populações. Desenvolveu sua Teoria da Evolução, considerando a seleção natural como o principal mecanismo.
INTRODUÇÃO
Foseph Dalton Hooker ( 1817 - 1911): fundador da biogeografia histórica. 
Hooker compartilhou com Darwin suas ideias sobre distribuição geográfica das plantas e foi um dos poucos a encorajar Darwin a continuar trabalhando.
Hooke afirmava que, na maioria das vezes, a dispersão a longa distância era uma explicação insuficiente para as distribuições das espécies. 
Os padrões biogeográficos e a peculiaridade da flora do Hemisfério Sul não eram compatíveis com a hipóteses dispersionista de Darwin, ao contrário, acreditava na hipótese de todos serem membros de uma flora extensa e mais contínua de terra, que foi separada por fatores geológicos e climáticos.
INTRODUÇÃO
Philip Lutley Sclater (1819 - 1913): famoso ornitologista. 
Propôs um esquema que dividia a Terra em regiões biogeográficas que iriam refletir tanto na fauna quanto na flora, o que diferenciou sua divisão dos outros cientistas que privilegiavam fatores arbitrários como longitude e latitude. 
Baseou seu esquema de divisão num grupo que conhecia bem, as aves. 
Mapa biogeográfico faunístico
De acordo com o mapa zoogeográfico, o planeta Terra é divido em seis regiões faunísticas:
Região Neártica – compreende toda América do Norte, inclusive a Groelândia, estendendo-se até a metade do México.
Região Neotropical – compreende a América do Sul, a partir do centro de México, incluindo o Caribe e a Flórida.
Região Paleártica – compreende toda a Europa, Ásia, China e Japão, o norte da África até o deserto do Saara, norte da Península Arábica, norte do Himalaia.
Região Etíope – compreende a África, excluindo o norte até o deserto do Saara.
Região Oriental – compreende o sul da China, região peninsular do sul da Ásia (subcontinente indiano), Indochina, Filipinas e Indonésia ocidental.
Região Australiana – compreende na Austrália, Nova Zelândia, Nova Guiné e Indonésia oriental.
INTRODUÇÃO
Alfred Russel Wallace (1823 - 1913): Considerado o pai da Zoogeografia. 
Foi a primeira pessoa a analisar regiões de fauna com base nas distribuições de múltiplos grupos de animais terrestres. 
Desenvolveu um mapa detalhado e muito preciso das regiões biogeográficas da Terra. 
Arquipélago Malaio: espécies que ocupavam a parte norte eram mais relacionadas com as espécies que ocorriam na Ásia, e as espécies que ocorriam na parte sul eram mais relacionadas com as espécies que habitavam a Austrália. Esta linha imaginária foi batizada de Linha de Wallace
INTRODUÇÃO
Outras contribuições no século XIX
Mais do que considerar somente nomes e números de espécies, alguns desses biogeógrafos pioneiros começaram a analisar a variação geográfica nas características de indivíduos e populações.
C. L. Gloger (1833): Regra de Gloger 
Dentro de uma espécie, os indivíduos de habitats mais úmidos tendem a ter uma cor mais escura do que os de habitats mais secos. como exemplo temos a distribuição da cor da pele na espécie humana
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
C. Bergmann (1847): Regra de Bergmann 
Em invertebrados endotérmicos as raças de climas mais frios tendem a apresentar um tamanho corporal maior e, consequentemente, uma menor relação superfície-volume, em comparação às raças da mesma espécie que habitam climas mais quentes. 
relação mais baixa entre a área da superfície e o volume corporal conservaria o corpo quente em ambientes frios e, inversamente, menor porte e uma área superficial relativamente grande, facilitaria a dispersão do calor em regiões quentes
INTRODUÇÃO
J. A. Allen ( 1878): Regra de Allen
Postula que entre espécies endotérmicas, os membros e outras extremidades do corpo são menores e mais compactas em indivíduos que vivem em climas mais frios; pássaros e mamíferos de regiões polares tendem a ser robustos e com membros menores. 
BIOGEOGRAFIA
De Candolle (1820): Biogeografia Ecológica e Histórica 
O botânico De Candolle dividiu a Biogeografia em duas sub-áreas: 
Biogeografia Ecológica 
Estuda como os processos ecológicos que ocorrem a curto prazo atuam sobre o padrão de distribuição dos organismos; 
  
Biogeografia Histórica 
Estuda como os processos ecológicos que ocorrem a longo prazo atuam sobre o padrão de distribuição dos organismos; 
BIOGEOGRAFIA
Biogeografia Ecológica vs. Histórica: uma divisão necessária?
“Ecologia" e "história" têm desempenhado papéis lado a lado desde sempre, é óbvio que elas estão indissoluvelmente "amarradas" uma à outra. Sendo assim, tal divisão (e oposição) tem imposto mais obstáculos que benefícios ao desenvolvimento da ciência biogeográfica (Morrone, 1993, 2004; Crisci, 2001). 
Diversos são os fatores que influenciaram e têm influenciado o modo como os organismos estão distribuídos no planeta: tectônica de placas, soerguimentos, estreitamento/ alargamento do leito de um rio, glaciações, fisionomias vegetacionais, clima, umidade, correntes marinhas, etc. Sendo assim, torna-se extremamente difícil estabelecer uma linha divisória entre o que seria um fator "ecológico"ou "histórico". 
BIOGEOGRAFIA
Dispersão
Uma população ancestral de um dado grupo de organismos que originalmente ocorria em apenas uma das áreas hoje ocupadas por tal grupo. 
Posteriormente, esta população ampliou sua distribuição e se dispersou para outras áreas, ultrapassando barreiras pré-existentes. Por fim, as duas populações isoladas pela barreira se diferenciaram com o passar do tempo e se modificaram em duas espécies diferentes.
BIOGEOGRAFIA
Vicariância
A população ancestral ocupava a somatória das áreas atualmente habitadas por seus descendentes, e esta população foi posteriormente subdividida em duas populações pelo surgimento de uma barreira.
POSIÇÃO DAS MASSAS NA TERRA
Deriva Continental:
É uma teoria recente, gerada pela coerência visual entre a costa sulamericana e a costa da África, de como o litoral de ambos os continentes parecem se encaixar como um quebra cabeça. Ela dita que todos os continentes já formaram um só , este chamado de PANGÉIA, e devido a movimentação da litosfera sobre o magma a teoria especifica como essa divisão foi feita.
POSIÇÃO DAS MASSAS NA TERRA
Deriva continental:
Movimento da massa externa na superfície da Terra;
Início há cerca de 200 milhões de anos (ma);
Pangéia;
Há 144 ma os continentes do norte separaram-se dos continentes do sul;
Laurásia e Gonduana separadas pelo Mar Tétis;
Gonduana: oeste – África e América do sul; leste – Antártida e Austrália; e Índia.
POSIÇÃO DAS MASSAS NA TERRA
POSIÇÃO DAS MASSAS NA TERRA
65 ma: América do Sul e África totalmente separadas;
50 ma: Oceano Atlântico separou a Europa da América do Norte;
17 ma: união da Europa e África com o fechamento do Mar de Tétis;
3 – 6 ma: ponte de terra entre as Américas no Norte e do Sul.
POSIÇÃO DAS MASSAS NA TERRA
A história das conexões dos continentes reforça as distribuições de animais e plantas;
Distribuição das aves ratita demonstra a conexão entre os continentes do sul que formavam a Gonduana;
Presença de Vicariância.
REGIÕES BIOGEOGRÁFICAS REFLETEM O ISOLAMENTO EVOLUTIVO
Wallace também reconheceu seis grandes regiões a partir das distribuições de animais que observou;
Regiões Neárticas e Paleárticas: 
América do Norte e Eurásia;
Florestas europeias são semelhantes às da América do Norte e vice-versa;
Poucas espécies iguais, mas com mesmos representantes de gênero e família.
REGIÕES BIOGEOGRÁFICAS REFLETEM O ISOLAMENTO EVOLUTIVO
Regiões Etiopiana e Australiana: 
Longos períodos de isolamento;
Muitas formas distintas de vida evoluíram em cada uma.
Região oriental:
Biota do sudoeste da Ásia (isolada das áreas tropicais da África e América do Sul).
REGIÕES BIOGEOGRÁFICAS REFLETEM O ISOLAMENTO EVOLUTIVO
Região Neotropical: 
A conexão permitida pelo Istmo do Panamá permitiu a troca de muitos táxons entre as Américas do Norte e Sul;
Troca desigual;
América do Norte > América do Sul.
MUDANÇAS NO CLIMA E DISTRIBUIÇÃO DE PLANTAS E ANIMAIS
América do Norte e Europa eram tropicais (30 – 50 ma);
Distribuição de calor depende da circulação nos oceanos;
As regiões polares eram cobertas por oceanos que se estendiam até as áreas tropicais;
MUDANÇAS NO CLIMA E DISTRIBUIÇÃO DE PLANTAS E ANIMAIS
Antártida derivou
para o Pólo Sul;
Oceano polar do norte ficou aprisionado entre América do Norte e Eurásia;
Climas estratificados: zonas tropicais e temperadas;
Distinção entre biomas;
MUDANÇAS NO CLIMA E DISTRIBUIÇÃO DE PLANTAS E ANIMAIS
Alternância de resfriamento e aquecimento;
Avanço e retração do gelo – Hemisfério Norte;
Frio, seco e quente, e úmido nos Trópicos;
Restrição de florestas tropicais a refúgios isolados de alta umidade;
Algumas espécies não resistiram à mudança brusca de ambiente na Era Glacial.
CATÁSTROFES E MUDANÇAS EVOLUTIVAS
Asteroides e movimentos geológicos;
Destruição generalizada de ecossistemas;
Extinção de muitas espécies de vida;
Península de Yucatán – México;
10km de diâmetro;
25km/seg.
CATÁSTROFES E MUDANÇAS EVOLUTIVAS
Ondas de maré;
Incêndios;
Poeira suficiente para bloquear o Sol - resfriamento;
Destruição da biomassa imediata ou lentamente;
Extinção de muitos táxons mais altos;
Dinossauros e organismos marinhos;
Maiores grupos evolutivos de plantas sobreviveram;
Sementes .
CATÁSTROFES E MUDANÇAS EVOLUTIVAS
Consequências:
Diminuição da biodiversidade;
Promover respostas evolutivas rápidas a novos tipos de condições;
Novos tipos de associações biológicas.
CONVERGÊNCIA
Processo pelo qual espécies não aparentadas que vivem sob condições ecológicas semelhantes assemelham-se umas às outras mais do que seus ancestrais.
Plantas de clima subtropical na América Central e Leste da África:
Origens evolutivas diferentes;
Formas de crescimento semelhantes;
Adaptações ao clima árido semelhantes.
CONVERGÊNCIA
Florestas pluviais da América do Sul e África:
Plantas e animais com origens evolutivas diferentes, mas semelhantes na aparência;
Desertos das Américas do Sul e do Norte assemelham-se morfologicamente;
Lagartos norte-americanos e australianos;
Golfinhos e pinguins evoluiram de ancestrais terrestres, mas apresentam formas corporais e estilo de nado semelhantes ao atum.
PROCESSOS EM ESCALAS QUE REGULAM A BIODIVERSIDADE
Escala do espaço:
Dispersão geográfica e ecológica de indivíduos;
Expansão e contração das abrangências geográficas das populações;
Escala do tempo:
Movimentos individuais;
Morte e substituição de indivíduos em populações
Interação entre populações;
Substituição seletiva dos genótipos;
Formação de novas espécies
PROCESSOS EM ESCALAS QUE REGULAM A BIODIVERSIDADE
Condições físicas;
Competição e predação
Imigração;
Taxas de extinção;
Acessibilidade;
ESPÉCIES DIFERENTES EM AMBIENTES SEMELHANTES
As histórias específicas e configurações biogeográficas de cada continente também influenciam a diversidade local;
Não – convergência.