A natureza das comunidades Atributos de uma comunidade Sucessão ecológica: mecanismos e dinâmica...

•A natureza das comunidades• Atributos de uma comunidade• Sucessão ecológica: mecanismos e dinâmica de manchas• Diversidade: métodos de mensuração• Diversidade: padrões de abundâncias relativas• Diversidade: índices• Diversidade: fatores que influenciam• Diversidade: biogeografia de ilhas • Relação diversidade-estabilidade/funções ecossistêmicas• Estabilidade• Organização: teias alimentares, guildas, espécies chaves e espécies dominantes• Produtividade primária e transferência energética

• Diversidade sempre atraiu a atenção dos naturalistas e biólogos.

• Maior atenção a partir das décadas de 70 e 80, devido ao reconhecimento do aumento das taxas de extinção.

E. O. Wilson & F. M. Peter. 1988. “Biodiversity”.

Edward O. WilsonEdward O. Wilson

Biodiversidade Biodiversidade refere-se à variedade e

variabilidade dos organismos vivos e complexos ecológicos onde eles

ocorrem.O termo biodiversidade incorpora:O termo biodiversidade incorpora:

• diversidade genética• diversidade taxonômica

• diversidade de ecossistemas

DÉCADA 50: BIOLOGIA MOLECULAR

(MICRO ESCALAS)

DÉCADA 80: BIODIVERSIDADE

(MACRO ESCALAS)

http://usinfo.state.gov/journals/ites/1005/ijee/watson.jpg

Ei James, acho que vamos

arrasar com esse negócio de DNA! Elementar, meu caro “Watson”!

“The ultimate aim (of science)...is in fact to explain all biology in terms of physics

and chemistry.”

Francis Crick, 1966 in Mayr (1996)

“Biodiversity” – levantamento na base Thomson Reuters (WoS)

1 98 71 98 9

1 99 11 99 3

1 99 51 99 7

1 99 92 00 1

2 00 32 00 5

2 00 72 00 9

2 01 1

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Nú

me

ro d

e a

rtigo

s n

a b

ase

Wo

S

• Sobre a explosão de estudos em biodiversidade: revistas indexadas no Thomson ISI

Diversity and DistributionsBird Conservation International Resources Conservation and RecyclingOrganisms Diversity and EvolutionBiodiversity and ConservationEnvironmental ConservationAnimal ConservationAquatic ConservationBiological ConservationConservation BiologyConservation Ecology

Science – maio/2007

Nature – março/2008

Nature e Science – 2013

• Medidas da diversidade de espécies:

• número de espécies (S = riqueza de espécies);

• é a medida mais simples e possui algumas vantagens (Gaston, 1996):

i) o conceito de espécie captura a essência da biodiversidade;ii) seu significado é amplamente compreendido;iii) é um parâmetro mensurável;

iv) existem vários bancos de dados a respeito.

• Limitações do uso da S:

• dependência da ÁREA AMOSTRADA.

Gaston (1996)

Malvidez & Ramos (2002)

Dependência da área amostrada: floresta amazônica em Manaus.

• Limitações do uso da S:• dependência do esforço de amostragem.

Gimenes & Anjos (2004)

Conclusão: os levantamentos usualmente subestimam o número de espécies de um local (nunca são

100% eficientes!).Exemplo: APA do rio Paraná.

Número de espécies: ainda aumentando!Número de espécies: ainda aumentando!

Terrestrial vegetationTerrestrial vegetation 480480Aquatic macrophytesAquatic macrophytes 42 42PhytoplanktonPhytoplankton 300300PeriphytonPeriphyton 230230ZooplanktonZooplankton 336 336ZoobenthosZoobenthos 184184Fish Fish 170170AnphibiansAnphibians 22 22ReptilesReptiles 37 37BirdsBirds 298 298MammalsMammals 60 60TOTALTOTAL 21592159

3810757933

66----

247

(2000 - LTEP)1986-99

2406

ca. 11% em uma única amostragem adicionalca. 11% em uma única amostragem adicional

• Métodos para avaliar a S:

Métodos baseados em amostragens:

1) Curvas de acumulação de espécies (ou do coletor):

Cobras (AM)

Cobras (AM)

Insetos (Syrphidae) Malásia

Gaston (1996)

comparação entre lagoas conectadas a 3 rios através da acumulação (macrófitas

aquáticas):

Cumulative number of lagoons

Cu

mu

lati

ve n

um

ber

of

spec

ies

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Baia

Ivinheima

Paraná

(a)

Bini et al. (2001)

Métodos baseados em amostragens: comparação entre invertebrados bentônicos

de regiões tropicais e temperados.

Com o aumento do tamanho amostral, a situação das curvas se inverte refletindo a entrada de espécies raras.

A.S. Melo (2006 - UFG).

As curvas cumulativas (ou do coletor) são extremamente úteis para se determinar o tamanha amostral (quando a assíntota é

atingida).

2) Uso de extrapoladores:

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

Número de amostras ou organismos

15

20

25

30

35

40

45

50

Nú

me

ro d

e e

spé

cies

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

Número de amostras ou organismos

15

20

25

30

35

40

45

50

Nú

me

ro d

e e

spé

cies

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

Número de amostras ou organismos

15

20

25

30

35

40

45

50

Nú

me

ro d

e e

spé

cies

S = 4 3 esp éc ies

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

Número de amostras ou organismos

15

20

25

30

35

40

45

50

Nú

me

ro d

e e

spé

cies

S = 4 6 esp éc ies

Funções matemáticas que permitem encontrar a assíntota: ex. Michaelis-Menten.

S=Smax*N/(N+kt)

2) Uso de extrapoladores não paramétricos:

Sjack1 = estimador da riqueza de espécies;

Sobs = número de espécies observadas;

L = número de espécies encontrado em somente uma amostra;

a = número de amostras.

3) Curvas de rarefação:

- surgiram da tentativa de comparar S de assembleias marinhas de invertebrados;

- compara S de duas amostras controlando a abundância;

- ou seja, as amostras são “rarefeitas” até um nível comparável de abundância.

Sanders (1969): comparou a diversidade de bivalves e poliquetos controlando o tamanho

da amostra (abundância).

Ex. Espécies de árvores em dois estágios sucessionais diferentes (Gotelli & Cowell, 2001):

Há programas de computador que aplicam técnicas de sub-amostragem (EstimateS, EcoSim) ou algorítmos baseados na teoria da probabilidade.

Gotelli & Cowell, 2001

Rarefaction uses probability theory to derive expressions for the expectation and variance of species richness for a sample of a given size (Hurlbert 1971, Heck et al. 1975).

This module of EcoSim provides a computer-sampling algorithm of rarefaction, in which a specified number of individuals are randomly drawn from a community sample. The process is repeated many times to generate a mean and a variance of species diversity. EcoSim will calculate the mean species richness, but will also allow you to construct these sampling curves for different richness and evenness indices.

4) Índice de Margalef:

Assume que a riqueza de espécies aumenta com o logaritmo do tamanho da amostra:

D = (S-1)/ln(N)

D = índice de Margalef;S = riqueza de espécies;N = tamanho da amostra (número de indivíduos);

Explicação: S = 1 + D*ln(N); pq ln(1)=0, então para 1 ind. sempre haverá uma espécie, isto é, para x=0, y=1.

Levantamento de espécies vegetais em três áreas:

A = 345 sps; B = 125 sps; D = 68 sps

Amostras S No. de organismos A 98 3628 B 85 255 C 38 58

Qual amostra tem a maior riqueza de espécies?

Ou seja,Podemos expressar o número de espécies em cada local independentemente do esforço amostral, mas essa conclusão será sempre parcial!