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Prof. Guilherme Francisco UNIDADE III Biogeografia – Sociobiogeografia e Ambiente Tipos de ilhas e biogeografia: Exemplo de Madasgascar. Relação entre ilha x biodiversidade. Biogeografia de ilhas Fontes: www.adventureclub.com.br Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Tipos de ilhas: vulcânicas a partir de zonas de subducção. Uma zona de subducção é uma área de convergência de placas tectônicas, na qual uma das placas desliza para debaixo da outra, em um processo designado por subducção. Biogeografia de ilhas Fontes: www.notapositiva. com Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) AstenosferaAstenosfera Litosfera Litosfera Oceano Crosta oceânica Ilha Oceânica Tipos de ilhas: vulcânicas por hotspots. Nesses hotspots, grandes colunas de magma com posições fixas ascendem à superfície na forma de vulcões. Com o movimento do assoalho oceânico, a ilha formada pela atividade do hotspot acaba gradualmente sendo transportada, cessando a atividade vulcânica nessa ilha. Biogeografia de ilhas Fontes: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) ARQUIPÉLAGO DE ILHAS LITOSFERA OCEÂNICA HOT SPOT Evoluindo nas ilhas: exemplos e tendências para irradiação adaptativa. A chegada de uma espécie em uma ilha pela primeira vez pode proporcionar diferentes desafios a sua sobrevivência. Novos nichos x novas oportunidades. Padrões segundo Cox & Moore (2013): 1. Perda dos mecanismos de dispersão Ex.: perda de asas. 2. Tamanho das espécies: maiores e menores. Biogeografia de ilhas Fonte: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Enfrentado dificuldades: como chegar e sobreviver nas ilhas? Habilidade da espécie em vencer a barreira imposta pelos oceanos e mares que circundam a ilha. Nas plantas. Biogeografia de ilhas Fontes: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Enfrentado dificuldades: como chegar e sobreviver nas ilhas? Nos animais. Uso de balsas naturais para animais terrestres. Biogeografia de ilhas Fontes: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente). Distância x colonização. Biogeografia de ilhas Tabela 3 – Distribuição de coníferas e plantas floríferas nas ilhas do Pacífico. Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Ilha Distância da Austrália (Km)* Número de gêneros (total) Número de gêneros endêmicos Nova Caledônia 1.500 655 104 Nova Zelândia 2.500 344 39 Ilhas Fiji 2.970 476 10 Tonga 3.300 263 0 Ilhas Cook 4.800 126 0 Tubai 5.800 88 0 Ilhas Tuamotu 6.800 70 0 Ilhas Orientais 8.000 22 0 Nova-Guiné 720** 1.390 140 Arquipélago de Bismark 1.100** 632 1 Ilhas Marianas 3.100** 215 1 Ilhas Marshall 3.700** 66 0 Distância x colonização. Biogeografia de ilhas Figura 65 – Número total de espécies de anfíbios e répteis em ilhas do Caribe. Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Tamanho insular em km2 N ú m e ro d e e s p é c ie s Redonda Saba Montserrat Jamaica Porto Rico Cuba São Domingos 1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 100 80 60 40 20 0 Teoria biogeográfica de ilhas. Biogeografia de ilhas Figura 66 – Modelo de equilíbrio das espécies de uma ilha. Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Números de espécies presentes T a x a A – ilha próxima B – ilha pequena A – ilha distante B – ilha grande R R’ SS’ Quando se considera a teoria biogeográfica de ilhas, utilizando o modelo gráfico proposto, podemos supor que: a) Quanto maior a ilha, maior a taxa de extinção. b) Quanto menor a ilha, menor a taxa de extinção. c) Quanto mais próxima a ilha, maior a taxa de imigração. d) Quanto mais distante a ilha, maior a taxa de imigração. e) Quanto maior a ilha, menor a taxa de imigração. Interatividade Ecologia da Paisagem é o campo da ecologia que enfatiza a interação entre padrões espaciais e processos ecológicos, isto é, as causas e as consequências da heterogeneidade espacial ao longo de uma faixa de escalas espaciais e temporais. Alguns importantes pesquisadores não identificam a Ecologia da Paisagem como uma simples disciplina ou ramo da ecologia, mas sim como uma intersecção de muitas disciplinas e campos de conhecimento relacionados (geografia, ecologia, sensoriamento remoto, sociologia, economia etc.) com um foco nos padrões espaciais e temporais da paisagem. Ecologia de paisagens Ecologia de paisagens lida com as causas e as consequências da composição espacial e na configuração de mosaicos de paisagens. Como as mudanças no uso da terra alteram a composição e a configuração da paisagem. Ambas, ecologia de paisagens e biologia da conservação são disciplinas relativamente jovens. Ecologia de paisagens Fonte: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Uso da terra pode: alterar o tamanho populacional de acordo com fragmentação de ambientes; alterar interações entre presas e predadores; propagação de espécies invasoras; entrada de poluentes. Ecologia de paisagens Ecologia de paisagens Fonte: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeogra fia e Ambiente) Se a ecologia de paisagens estuda estrutura e função da paisagem, o que é paisagem? Paisagem definida por um mosaico de elementos que interagem! Abordagens da ecologia de paisagens. 1. Ênfase na integração de aspectos das atividades humanas com as suas consequências ambientais: 2. Ênfase na paisagem como um nível ou escala. (Relevante para o planejamento regional e para os esforços de conservação). 3. Ênfase nas causas e nas consequências dos padrões espaciais no ambiente e com os efeitos do padrão espacial em processos ecológicos. Ecologia de paisagens Conceitos de paisagem podem ser divididos em: 1. Características de composição (tipos de elementos ou patches que compõem a paisagem). 2. Estrutura (sua composição física). 3. Processo (fluxo dos organismos e materiais). Ecologia de paisagens Princípio fundamental: Configuração tem efeito nos processos ecológicos. Processos ecológicos determinam os padrões ecológicos. Padrões ecológicos servem para teorizar sobre biologia de conservação. Ecologia de paisagens Para relacionar as várias medidas quantitativas da estrutura e da composição de paisagens e suas consequências ecológicas precisamos elucidar cinco conceitos que podem servir como uma base para pensar sobre paisagens em um contexto ecológico ou de conservação. Ecologia de paisagens Ecologia de paisagens Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Região Homogênea de Mata Tempo + Ação antrópica Paisagem Heterogênea Fragmentação Manchas conectadas CorredorBorda Legenda Manchas de Mata Matriz – Agricultura Matriz – Urbana Matriz – Pecuária Rio e mata ciliar 1. Elementos dos patches diferem: Os tipos de patches são classificados por diferenças na cobertura de vegetação, solos ou geologia, ou formas de uso humano da terra. Conservação biológica: habitat x qualidade do habitat. Entender por que os organismosocorrem, onde eles ocorrem ou movem-se em uma paisagem requer uma consideração das variações de qualidade dos patches. Ecologia de paisagens Ecologia de paisagens Medidas de Patches Medidas de Mosaico Tamanho Forma Orientação Perímetro Perímetro: Proporção de área Contexto (adjacência, contraste) Distância (vizinho mais próximo, a proximidade) Largura de corredor, comprimento, a forma, a ligação (por exemplo, ordem do rio) Número de patches Distribuição de frequência dos tamanhos dos patches Diversidade dos patches (nivelamento, de dominância, similaridade) Percentual de paisagem em um determinado tipo de patch Dispersão do patch (contágio) Densidade de Borda Dimensão fractal (borda, área) Heterogeneidade Gaps (lacunaridade) Correlação espacial (semivruiance, decadência, distância, anisotropia) Conexão (rede, propriedades de treliça) 2. Fronteiras dos patches influenciam na dinâmica ecológica. Ecologia de paisagens Fonte: www.oeco.org.br 3. Contexto do patch é importante O reconhecimento da importância do contexto de um patch é a essência da ecologia de paisagens. As áreas adjacentes a um determinado patch podem ter efeitos poderosos sobre o que acontece nesse patch, influenciando na sua qualidade. Ecologia de paisagens Os objetivos de conservação, como a preservação de uma espécie em extinção, portanto, podem ser comprometidos pela natureza da paisagem circundante. Ecologia de paisagens Fonte: https://www.landscapeonline.de/103097lo201016 4. Conectividade é a característica chave da estrutura da paisagem A literatura está repleta de referências sobre a importância dos corredores. Os corredores seriam faixas lineares de habitats que ligam grandes fragmentos florestais ou unidades de conservação e que podem fornecer importantes passagens que aumentam a circulação de indivíduos entre os fragmentos que, de outra forma, estariam isolados. Corredores facilitam o chamado “efeito de resgate”. Ecologia de paisagens 4. Conectividade é a característica chave da estrutura da paisagem Conectividade é uma propriedade agregada de uma configuração estrutural de elementos em uma paisagem, relacionada com a facilidade de movimentos dos organismos e a relativa permeabilidade dos fronteiras existentes entre os patches. A probabilidade que um indivíduo irá se mover de um lugar em uma paisagem para outra é determinada pelos fatores relacionados as três características discutidas acima (qualidade dos patches, efeitos dos fronteiras e o contexto do patch). Ecologia de paisagens 4. Conectividade é a característica chave da estrutura da paisagem Ecologia de paisagens Fonte: www.asbec.org.br 5. Processos e padrões espaciais são dependentes de escalas Na verdade, o surgimento da ecologia de paisagens como uma disciplina tem feito muito para aumentar a consciência dos ecologistas de todos os tipos para a importância da escala. Os processos físicos ou fatores antrópicos que afetam a estrutura da paisagem, por exemplo, diferem em diferentes escalas espaciais. Ecologia de paisagens 5. Processos e padrões espaciais são dependentes de escalas Alterar a escala mínima ou a extensão acaba por mudar a escala de observação e, assim, o subconjunto de padrões ecológicos, processos e relações que percebemos. Não é de se admirar que os estudos sobre os mesmos fenômenos realizados em diferentes escalas, geralmente, produzem resultados diferentes. Ecologia de paisagens 5. Processos e padrões espaciais são dependentes de escalas Ecologia de paisagens Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Regional >405.000 hectares, migram por longas distâncias Ampla 8.000 – 405.000 hectares Sistemas de rios > 4ª ordem e maiores, lagos > 1.000 hectares Intermediária 400 – 20.000 hectares Sistemas de córregos de 1ª a 3ª ordem, lagos de 100 a 1.000 hectares Local < 800 hectares < 16 km de rios Lagos < 100 hectares E s c a la g e o g rá fi c a Escala Regional – Espécies migratórias Escala Ampla – Sistemas, comunidades e espécies Escala Ampla – Sistemas, comunidades e espécies Escala Ampla – Sistemas, comunidades e espécies A fragmentação do ambiente é apontada como uma das principais causas de perda de diversidade de espécies no planeta. Além do isolamento provocado, a fragmentação leva ao aumento do efeito de borda. O efeito de borda é gerado, principalmente, pela variação na luminosidade, temperatura e umidade, que ocorre nas áreas de transição entre o fragmento e a área modificada pelo homem. Uma medida conservacionista para manter a diversidade de espécie local é a criação de unidades de conservação. Considere que as figuras abaixo representem áreas hipotéticas de diferentes unidades de conservação. Para efeito de análise, todas as unidades de conservação apresentam em sua totalidade a mesma área. Interatividade Unidade 1 Unidade 2 Unidade 3 Com base nas informações do texto e na análise das figuras, assinale a afirmativa correta. a) Todas as unidades sofrem o mesmo efeito de borda. b) A unidade 2 sofre mais efeito de borda que a unidade 3, porém menos efeito que a unidade 1. c) A unidade 1 sofre menos efeito de borda que a unidade 2, que, por sua vez, sofre menos efeito que a unidade 3. d) A unidade 3, por estar fragmentada, sofre menos efeito de borda. e) A unidade 3 é a única que não sofre efeito de borda por estar fragmentada. Interatividade Caso do Krakatoa (1883) Sucessão ecológica Fonte: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) A essência da sucessão é a de que comunidades e ecossistemas mudam por meio de uma janela de tempo em que as espécies acabam sendo substituídas ao longo desta janela de tempo. As comunidades se desenvolvem por meio de um número de estágios em série, ou os chamadas seres, até que um estágio clímax. Sucessão ecológica Sucessão ecológica Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Árvores adultas Árvores adultas Árvores jovens Musgos Arbustos Plantas Herbáceas GramíneasLíquens Rochas Expostas Importância e conceito de Sere. Espécies de plantas e animais que crescem mais rápido são os primeiros a preencherem um habitat. Com isso, sua substituição se torna mais lenta. A comunidade biológica pode criar condições propícias à sua própria destruição. A comunidade biológica pode criar condições adequadas para outra comunidade biológica. A comunidade biológica pode ser destruída por "perturbações" naturais ou geradas pelo homem e substituída por outra comunidade biológica. Sucessão ecológica Sucessão ecológica Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Alterações nas condições ambientais Estabilização da comunidade e das condições do meio Novos organismos se estabelecem Organismos se estabelecem Subtrato aberto Pioneiras Sere (s) Climax Variabilidade das condições ambientais Complexidade estrutural e funcional do ecossistema Exemplo de sucessão Sucessão ecológica Figura 74 – Sucessão ecológica nos bosques de shii e kashi. Fonte: Adaptado de: pt.slideshare.net a) Pastos e pequenas plantas anuais b) Arbustos e árvores jovens c) Bosque de carvalhos com arbustos de Shii e Kashi d) Mescla de carvalhos com arbustos de Shii e Kashi e) Bosque clímax de Shii e Kashi Sucessão ecológica Fonte: Adaptado de: pt.slideshare.netSucessão ecológica primária: A chuva e o vento desintegram a rocha Espécies pioneiras como líquenes, instalam-se e modificam a rocha, iniciando a formação do solo Outras plantas começam a instalar-se e a espessura do solo aumenta Gramíneas e arbustos conseguem instalar-se Está estabelecida uma comunidade clímax em equilíbrio com o meio Sucessão secundária Sucessão ecológica Fonte: pt.slideshare.net Sucessão secundária Sucessão ecológica Fonte: Adaptado de: caladaweb.com Estado inicial Vegetação submersa Vegetação emergente Lago temporário e pradaria Bosque em fase clímax Sucessão ecológica Fonte: Adaptado de: pt.slideshare.net Estrutura das Comunidades Diversidade de espécies Biomassa Produtividade ClímaxSereEcese Q u a n ti d a d e Comunidade pioneira (ecese): composta por espécies que iniciam o processo de sucessão ecológica. Ex: líquens, musgos, micro-organismos, etc. Sucessão ecológica Fonte: Adaptado de: pt.slideshare.net Comunidade pioneira Comunidade Clímax É a primeira comunidade a instalar-se; Geralmente de pequeno tamanho; Crescimento rápido; São espécies pouco exigentes; Não permanecem durante muito tempo; Ex: musgos e líquens. É a última comunidade a instalar-se; Geralmente de grande tamanho; Crescimento lento; São espécies mais exigentes; Permanecem durante muito tempo; Ex: Árvores como o castanheiro ou o carvalho. Com relação ao número de nichos ecológicos (I) e à taxa de respiração (II), em uma sucessão ecológica é correto afirmar que: a) I aumenta e II diminui. b) I diminui e II aumenta. c) I aumenta e II permanece constante. d) Ambos aumentam. e) Ambos diminuem. Interatividade Outros exemplos de sucessão: Sucessão urbana. Sucessão induzida pelo homem. Degradação de pastagens por sobrepastoreio. Desertificação. Sucessão ecológica Sucessão ecológica Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Estado do ecossistema Pastagem Deserto Pastos nutritivos Pastos não nutritivos Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Atributos do ecossistema Em desenvolvimento Maduro (clímax) Condições ambientais Variável e imprevisível Constante ou previsivelmente variável Populações Mecanismos de determinação de tamanho populacional Abióticos, independentes de densidade Bióticos, dependentes de densidade Tamanho do indivíduo Pequeno Grande Ciclo de vida Curto/simples Longo/complexo Crescimento Rápido, alta mortalidade Lento, maior capacidade de sobrevivência competitiva Produção Quantidade Qualidade Flutuações Mais pronunciadas Menos pronunciadas Estrutura da comunidade Em desenvolvimento Maduro (clímax) Estratificação (heterogeneidade espacial) Pouca Muita Diversidade de espécies (riqueza) Baixa Alta Diversidade de espécies (equitatividade) Baixa Alta Diversidade bioquímica Baixa Alta Matéria orgânica total Pouca Muita Energética da comunidade PPB* Alta Baixa PPL** Alta Baixa Cadeia alimentar Linear (simples) Em rede (complexa) Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Nutrientes Em desenvolvimento Maduro (clímax) Ciclo de minerais Aberto Fechado Nutrientes inorgânicos Extrabióticos Intrabióticos Troca de nutrientes entre organismos e ambiente Rápida Lenta Papel dos detritos na regeneração de nutrientes Não importante Importante Possibilidade de exploração pelo homem Produção potencial Alta Baixa Capacidade de resistir à exploração Grande Pequena Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Organização do espaço. Do consumismo à degradação: Crise energética. Busca de matéria-prima. Escassez hídrica. Poluição. Surge a questão: Como cuidar da qualidade de vida? Ecologia urbana e sociobiogeografia Organização do espaço. Crescimento sustentável x soluções para os problemas ambientais. Ecologia urbana e sociobiogeografia Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Conflitos ambientais serão cada vez mais frequentes no mundo contemporâneo, principalmente devido ao aumento de tensões pelo acesso a recursos naturais. Não resta dúvida de que a produção de mercadorias, em larga escala, estimula a confrontação pelo uso da natureza. Ela foi transformada em recurso para a acumulação capitalista e é reproduzida em bens de consumo, duráveis ou não. A produção, crescente, necessita de uma base material também em expansão, o que não é possível para toda gama de materiais empregados pela economia capitalista (ALIER, 2007, p. 9). PNUD e Ps para o desenvolvimento sustentável. Foram propostos para 2030 5 Ps para a Agenda do Desenvolvimento Sustentável: Pessoas, Prosperidade, Planeta, Parcerias e Paz. Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD). Apresentou 17 objetivos do desenvolvimento sustentável, incluindo: Combate à fome e pobreza, educação básica, desenvolvimento sustentável, combate às mudanças climáticas, conservação, dentre outros. Ecologia urbana e sociobiogeografia Atmosfera e efeito estufa. Ecologia urbana e sociobiogeografia Fonte: Adaptado de: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Gás carbônico (CO2): queima de combustíveis fósseis, desmatamento e queima de biomassa. Metano (CH4): agricultura de terra úmida (sobretudo o cultivo do arroz), pecuária (fermentação entérica), vazamento na exploração de gás, queima de biomassa, aterros. Perfluorcarbonos (PFCs): produção primária de alumínio, produção de teflon (que reveste panelas, frigideiras etc.), refrigeração, solventes, espumas Óxido nitroso (N2O): fertilizantes agrícolas, motores de combustão, tratamento de esgoto. Crescimento de metrópoles. Especulação imobiliária. Desigualdade social. Problemas sociobiogeográficos e ambientais. Péssima qualidade de vida. Ecologia urbana e sociobiogeografia Fontes: exame.abril.com.br Clima local e microclima urbano. Ilhas de calor. Ecologia urbana e sociobiogeografia Fonte: Adaptado de: Botkin, Daniel & Keller, Edward. Environmental science Earth as a living planet, 1995. www.eoconceição.blogspot.br Figura 82 – Edifícios espelhados presentes nas cidades modernas. Fonte: Francisco et al., 2016 (Livro: Biogeografia, Sociobiogeografia e Ambiente) Esquema de ilha de calor T e m p e ra tu ra a o m e io -d ia ( °C ) zona rural subúrbio zona urbana (centro comercial) zona urbana (residencial) subúrbio zona rural 28 32 Clima local e microclima urbano. Poluição atmosférica x gestão do espaço urbano Ecologia urbana e sociobiogeografia Fontes: geoconceição.blogspot.br Observe a figura: Interatividade Fonte: Adaptado de: http://bioclimaufv.blogspot.com.br/20 15_08_01_archive.html Área de Mata Zona Residencial Centro Comercial Área Industrial Zona Residencial Área de Mata Temperatura aumenta Temperatura diminui 10°C 15°C 19°C/18°C 10°C 15°C 20°C Os grandes centros urbano-industriais são assentamentos humanos cujas paisagens são marcadas pelo elevado grau de artificialidade dos objetos geográficos que as compõem. Essa substituição da primeira natureza por uma natureza artificializadatraz, em muitas delas, impactos ambientais negativos, atualmente um dos sérios problemas urbanos. A figura anterior ilustra um desses impactos ambientais. Trata-se da(s): a) Inversão térmica, que ocorre no inverno em grandes cidades expostas à penetração do ar de origem polar. Com ela, os gases poluentes não se dissipam e ficam retidos perto da atmosfera, provocando doenças respiratórias na população. Interatividade b) Ilhas de calor, que se formam nas áreas centrais, resultantes da retirada da cobertura vegetal, da presença de edifícios, da difícil circulação do ar em virtude das barreiras representadas pelos prédios, do asfaltamento das ruas e da liberação de poluentes por indústrias e pela circulação de veículos, que ocasionam a elevação da temperatura. c) Chuvas ácidas, que resultam da combinação da água das chuvas, neblina, geada ou neve com substâncias poluentes, precipitando-se como ácido sulfúrico e ácido nítrico diluído, que, entre outros efeitos, causam a corrosão dos edifícios. d) Poluição sonora decorrente do barulho produzido por carros, ônibus e caminhões, máquinas das fábricas, prédios em construção, obras nas ruas, entre outros. e) Poluição visual resultante da exploração do espaço urbano pela publicidade (outdoors, placas, cartazes, telões, painéis eletrônicos, faixas, entre outros). Interatividade ATÉ A PRÓXIMA!