Teoria da Biogeografia de Ilhas

Tema 1 – Teorias Biogeográficas

Teoria da Biogeografia de Ilhas (TEBI)

Aula de campo – Sábado (16/09)

Técnicas de estudo da vegetação: ❖ Decifrando a planta❖ Desenho do perfil da vegetação❖ Levantamento florístico e fitossociológico em

parcelas fixas❖ Levantamento florístico e fitossociológico por

quadrante centrado

Teoria da Biogeografia de Ilhas(MacArthur e Wilson, 1963;1967)

Compreensão dos processos que auxiliam o entendimentoda distribuição das espécies no tempo e no espaço (objeto

de estudo da biogeografia)

Compreensão dos mecanismo de manutenção de espéciesem ambientes pequenos e isolados (objeto da

conservação de paisagens fragmentadas)

1. Importância da Teoria do Equilíbrio da Biogeografia Insular - TEBI

Teoria da Evolução

(Charles Darwin, 1859)

Teoria de Tectônica de Placas

(Wegener, 1915)

Teoria dos Redutos e Refúgios Florestais na América do Sul(Haffer, 1969/1974; Ab’Sáber e Vanzolini, 1970)

Edward O. WilsonRobert H. MacArthur

Teoria do Equilíbrio da Biogeografia Insular

(MacArthur & Wilson, 1963;1967)

Ilhas

3 classificações

Oceânicas

Continentais

AmbientaisOrigem

Ilhas

3 classificações

Rochosas

Sedimentares

Coralígenas

Embasamento Mistas

Ilhas Oceânicas: surgem nos oceanos como resultado da atividade vulcânica ou do crescimento de formações coralígenas.Ex: Arquipélago de Fernando de Noronha.

Surgem sem formas de vida e precisam ser colonizadas.

Fonte: Motoki, A. et al. Rem: Rev. Esc. Minas vol.62 no.3 Ouro Preto July/Sept. 2009

B) lhas Continentais

Porções que se destacaram do continente em épocas mais ou menos remotas. Ex: Ilha Anchieta.

Já estiveram em contato com o continente e suas formas de vida.

As ilhas são importantes objetos de estudo.

Representam em menor escala os fenômenos biológicos que ocorrem no continente em situação de isolamento

(fragmentação).

Ilhas, topos de montanhas, fontes, lagos e cavernas são ideais para experimentos naturais.

❖ são bem definidas❖ possuem menos ambientes que os continentes❖ isoladas❖ numerosas

2. Ilhas: Por Que Estudá-las?

Ilhas e arquipélagos são, em muitos aspectos, microcosmos do resto do mundo.

Muitos sistemas ecológicos possuem atributos de ilhas (Losos e Ricklefs, 2010)

Ilhas: Por Que Estudá-las?

▪ Desde o tempo de Darwin, ilhas são laboratórios naturais para oestudo da evolução dos seres vivos.

(história da colonização, teste de hipóteses entre competição e adaptação, imigração e extinção)

▪ Representam experimentos naturais sobre os efeitos do isolamentogeográfico na especiação e extinção.

“Ilhas Ambientais”

Qualquer área natural isolada por uma mudança do uso da terra que resulta num ambiente diferente.Ex: topos de montanhas, lagos, fragmentos de Floresta Estacional Semidecidua cercada por atividade agropecuária como o P.E Morro do Diabo.

.

3. A Teoria do Equilíbrio da Biogeografia de Ilhas– TEBI - (MacArthur e Wilson, 1963;1967)

▪ Antecedentes da TEBI▪ A Teoria▪ Biogeografia Experimental▪ Pontos Fracos e Fortes

3.1 Antecedentes da TEBI

Arquipélago Indonésia

3.1 Antecedentes da TEBI

“Ilhas são laboratórios lógicos da biogeografia eevolução eu disse. Existem milhares delas, porexemplo, as dez mil ilhas da Baía da Flórida. Existemdiversos arranjos faunas e floras isoladas vivendonelas. Cada uma é um experimento esperando poranalise da ecologia e evolução” (Wilson, 2010)

Padrões Insulares

A inovação de MacArthur e Wilson foi reconhecer os temascomuns

A Teoria (TEBI)

1- a tendência do aumento do número de espécies com o aumento da área das ilhas,

(Relação Espécie X Área).

2- a tendência da diminuição de espécies com o isolamento.

(Relação Espécie X Distância)

Relação espécies/área para as angiospermas da Inglaterra,(Williams & Began).

Relação Espécie-Área

O número de espécies tende a aumentar com o aumento da área.

Está relacionada diretamente às taxas de extinção deespécies, pela competição dos espaços de vida.

Relações Espécie-Isolamento

Desde 1800 conhecia-se o fato de que o número de espéciestende a diminuir conforme o isolamento de um local.

Está relacionado diretamente ao potencial de dispersão

das espécies e, conseqüentemente, às taxas de imigração.

A TEBI, se fundamentou em três observações principais:

1. Comunidades insulares são mais “pobres” em espécies do

que as comunidades continentais equivalentes Sc>S1;

2. Esta riqueza aumenta com o tamanho da ilha;

3. Esta riqueza diminui com o aumento do isolamento da ilha;

Retorno das espécies (turnover) – Renovação

É a taxa de renovação (troca), dada pela constante chegada deespécies.

Baseados no fenômeno de Krakatoa, MacArthur e Wilsonobservaram que o número de espécies de aves aumentourapidamente poucos anos após o extermínio total da vida nessasilhas pela erupção vulcânica.

O número total de espécies permaneceu relativamente constante,apesar das mudanças na composição da avifauna. Existindo umataxa de renovação (turnover) constante.

A Teoria (TEBI)

Parênteses:O Fenômeno de Krakatoa

1883 - Erupção e extinção total 1884 - 1 aranha1887 – 24 espécies de plantas1933 – 271 espécies de plantas30 aves marinhas (o mesmo)30% das plantas já eram diferentes da composição inicial

Krakatau - ilha de Rakata (Indonésia)

Dispersão de Espécies:

O organismos se dispersam pelas mais variadas formas eestratégias, ativamente ou passivamente. Organismos dispersorespossuem adaptações que os permitem alcançar ilhas distantes.

Hipóteses para dispersão a longa distância:

- Pontes (‘landbridge”) entre os

continentes.

- Grandes ilhas de vegetação flutuantes

com árvores e até pequenos mamíferos já

foram avistadas a várias milhas dos

continentes

Hipóteses para dispersão a longa distância:

?

A Teoria (TEBI)

Retomando...

O Modelo de Processo de Colonização de Ilhas

Área Fonte

O que ocorre com uma ilha oceânica recém formada?

1º momento

1º Momento: Alta taxa de imigração

Imigração

número de espécies

Taxa

Extinção

número de espécies

Taxa

Ilha sendo colonizada

1º momento:Baixa velocidade de extinção

Arquipélago de Fernando de Noronha.

Área Fonte

2º momento

Ilha colonizada

Imigração

número de espécies

Extinção

número de espécies

taxa

A velocidade de colonização cai drasticamente.

Enquanto a velocidade de extinção sobe na mesma proporção.

Ponto de Equilíbrio (Se)

“O número de espécies chegará ao equilíbrio (Se) quando aextinção for balanceada pela imigração” (Wilson e MacArthur,1963/1967)

▪ No equilíbrio, o número de espécies deve ser constante;

▪ O número de espécies de uma ilha continua omesmo ao longo do tempo, embora a composiçãoespecífica possa variar;

▪ Um certo número de espécies está continuamentesendo extinta nas ilhas.

Ponto de Equilíbrio (tendências)

Área Fonte

Diferentes Áreas. (Taxa de extinção)

Quanto maior a área, maior o número de espécies

Quanto menor for a área, maior será a chance de extinção

Ilha de São Sebastião (Municipio de Ilhabela) - 347,5 Km2

Ilha Anchieta (Municipio de Ubatuba) - 83 Km2

Diferentes Distâncias – (Taxa de imigração)

Quanto maior a distância de uma ilha em relação à área fonte, menor

será o fluxo de imigração.

Portanto, quanto mais próxima da área fonte, mais espécies terá a ilha.

Área Fonte

Arquipélago de Trindade e Martim Vaz

Área – 10,4 Km2 - distância = 1200 Km a leste.

MacArthur e Wilson (1963, 1967) com base na relaçãoespécie-área, a relação espécie-isolamento e a renovação(turnover) de espécies, propuseram que:

Teoria (TEBI)

O número de espécies que habitam uma ilharepresenta um equilíbrio dinâmico entre as taxasopostas de imigração e de extinção.

Biogeografia de Ilhas Experimental

“A melhor abordagem para a biogeografia de ilhasexperimental, pensei, seria começar com muitas ilhaspequenas, ecologicamente similares, mas variando em área edistância, depois torná-las miniaturas de Krakatoas, ou seja,achar um jeito de eliminar a fauna e depois seguir o processode recolonização” (Wilson , 2010)

Biogeografia de Ilhas Experimental

“Em dois anos o número de espécies em todas as ilhas haviaretornado para os níveis pré-exterminação. A ilha mais distante (E1)que tinha um baixo número de espécies, como esperado retornouao mesmo nível. Assim a existência de um equilíbrio de espécies foidemonstrada” (Wilson, 2010)

No entanto, em um nívelincrível, a composição deespécies diferia entre asilhas e na mesma ilhaantes e depois e dadefaunação (Simberloff eWilson, 1971).

Pontos Fracos

▪ Muitas ilhas podem não estar em equilíbrioindependentemente das taxas de colonização e extinção, porcausa de fatores como: origem da ilha e processos de ocupaçãohumana.

▪ A teoria ignora as diferenças existente entre as espécies e suasestratégias ecológicas.

Pontos Fracos e Fortes da Teoria

Pontos Fracos

▪ Podem existir diversas fontes, incluindo a dispersão sobre aságuas, de outras ilhas, conexões pretéritas e especiaçãoendêmica na ilha, o que tornaria o modelo mais complexo.

▪ As áreas das ilhas são relativas: ilhas montanhosas podem sermuito diferentes em número de habitat em relação a ilhasplanas.

Pontos Fracos e Fortes da Teoria

Ilhas e habitats

Ilha Comprida

L. Sul São Paulo) 192 km2

Itaparica L. Nordeste Bahia)

347, 5 Km

Pontos Fracos

▪ Pouco conhecimento sobre as formas precisas das curvas deextinção e de imigração, dificultando as previsõesnuméricas.

▪ Simples distinção entre imigração e extinção.

▪ Um equilíbrio perfeito entre imigração e extinção podenunca ser alcançado, mas esta suposição nos capacitou afazer previsões novas e válidas, o conceito de equilíbrio éútil.

Pontos Fortes:

▪ Auxiliou no estímulo de novas ideias, juntando abiogeografia tradicional à ecológica

▪ O modelo é simples e acessível a pessoas sem profundosconhecimentos matemáticos

▪ As previsões do modelo são claras e testáveis

▪ O modelo prevê tendências qualitativas (acréscimo edecréscimo) no número de espécies e nas taxas de retornoem diferentes ilhas, que podem ser testadas com simpleslistas de espécies de tempos diferentes.

A Teoria de Metapopulações (Richard Levins 1969;1970)

1 – As populações tem uma estrutura espacial, no senso de queamplas paisagens consistem de populações locais mais ou menosdistintas.2 – Essas populações locais podem ter mais ou menos fatosdemográficos independentes, que possuem consequências para adinâmica da população regional como um todo.

A Teoria de Metapopulações (Richard Levins 1969;1970)

O estudo de ilhas pode trazer um melhor entendimento sobre a relação área e biodiversidade

juntamente com estudos sobre área mínima e efeito de bordapode dar valiosa contribuição para a conservação de

ecossistemas artificialmente fragmentados, como parques e reservas continentais.

Aplicações no Planejamento Ambiental

4 Aplicações no Planejamento Ambiental

Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos

Florestais (PDBFF)

Efeito de Borda – resultado da separação de duas áreas de um

ecossistema por uma transição abrupta.

Efeitos físicos – mudança nos ventos, penetração de luz,

temperatura e umidade.

Efeitos biológicos – proliferação de vegetação secundária,

invasão de vegetação e animais generalistas e alteração dos

processos ecológicos (Laurance, 1997).

Forma – A forma é importante por indicar qual fração está sujeita ao

efeito de borda.

Em fragmentos arredondados a razão borda/interior é baixa, ao

contrário de fragmentos alongados (Vianna, 1990).

Conectividade – Caracteriza a capacidade de uma paisagem de

facilitar ou impedir movimentos entre manchas florestais,

favorecendo a troca de organismos e genes entre as populações

(Taylor et al, 1993)

O entendimento dessas relações são fundamentais como subsídios

pra o estudos sobre o desenho da conservação.

Aplicações no Planejamento Ambiental

Unidades de conservação têm sido criadas, mas com pouco

conhecimento sobre as relações entre a área e a diversidade

de espécies, bem como a área mínima para a sua

conservação.

(Angelo Furlan, 1992, 1996)

Aplicações no planejamento ambiental

“Estou muito contente que essa pesquisa (Teoria daBiogeografia de Ilhas) não tenha se tornado totalmenteobsoleta. O que nós descobrimos e dissemos em 1960apresenta-se, geralmente, como verdade. E isso é o melhorque qualquer cientista pode esperar.” (Wilson, 2010)

Bibliografia

BROWN J. H. & LOMOLINO M. V., Biogeografia, 2006

CARBONARI, M. P., Ecossistema Insular: importância de seu

estudo, in: Caderno de Ciências da Terra, 1981.

FURLAN S. A., As Ilhas do Litoral Paulista: turismo e áreas

protegidas, in: Ilhas e Sociedades Insulares, org. Antônio Carlos

Diegues, 1997.

ZUNINO M. & ZULINI A., Biogeografía: la dimensión espacial de la

evolución, 2003.

LOSOS J. B & RICKLEFS R. E., The Theory of Island Biogeografy

Revisited