O que é biodiversidade?O que é biodiversidade?

A diversidade se expressa nos A diversidade se expressa nos mais diversos níveis de mais diversos níveis de organização biológica. organização biológica.

É a soma de toda a É a soma de toda a variabilidade biológica desde variabilidade biológica desde

os genes até os os genes até os ecossistemasecossistemas

Por que nos preocuparamos com Por que nos preocuparamos com a biodiversidadea biodiversidade??

Base das atividades Base das atividades agropecuárias, florestais e agropecuárias, florestais e

pesqueiraspesqueirasBase do desenvolvimento Base do desenvolvimento

biotecnológico, com a biotecnológico, com a descoberta de novos descoberta de novos

produtos e novos usosprodutos e novos usosPercepção da degradação Percepção da degradação

acelerada dos habitats, acelerada dos habitats, com extinções e ameaça com extinções e ameaça

de extinçõesde extinções

O que é biodiversidade?O que é biodiversidade?

Begon Begon et al.et al. “O termo pode ser “O termo pode ser usado para descrever o usado para descrever o número de espécies, a número de espécies, a quantidade de variação quantidade de variação

genética ou o número de tipos genética ou o número de tipos de comunidades presentes de comunidades presentes

numa área”.numa área”.

A diversidade genéticaA diversidade genética

A variedade genética entre os indivíduos de uma A variedade genética entre os indivíduos de uma população (e, por extensão, de uma espécie)população (e, por extensão, de uma espécie)

A diversidade ecológicaA diversidade ecológica

Riqueza e complexidade de uma região (diferentes Riqueza e complexidade de uma região (diferentes comunidades, habitats, níveis tróficos, formas vegetativas, comunidades, habitats, níveis tróficos, formas vegetativas,

etc.)etc.)

Avaliar perturbações antrópicasAvaliar perturbações antrópicasSelecionar áreas prioritárias para proteção Selecionar áreas prioritárias para proteção

ambientalambiental

A diversidade específicaA diversidade específica

Número e equitabilidade de espécies (a mais comumente discutida e Número e equitabilidade de espécies (a mais comumente discutida e estudada)estudada)

Qual é o Qual é o tamanho da biodiversidade na tamanho da biodiversidade na biosferabiosfera??

O que conhecemos: O que conhecemos: 1 400 000 espécies de animais e 1 400 000 espécies de animais e

plantasplantas(750 000 spp de insetos, 41 000 (750 000 spp de insetos, 41 000

de vertebrados e 250 000 de de vertebrados e 250 000 de plantas)plantas)

O que prevemos:O que prevemos:De 5 a 30 milhões de espéciesDe 5 a 30 milhões de espécies

(Wilson, 1988)(Wilson, 1988)

A diversidade animal e vegetalA diversidade animal e vegetal

Como estimar a diversidade?Como estimar a diversidade?

O uso de índicesO uso de índices

- A riqueza de espécies: A riqueza de espécies: prós e contrasprós e contras

Conceitos: a diversidade Conceitos: a diversidade ecológica no nível das espéciesecológica no nível das espécies

A diversidade A diversidade éé um dos um dos

principais principais componentes e componentes e descritores da descritores da estrutura das estrutura das comunidades comunidades

biolbiolóógicasgicas

As duas As duas comunidades ao comunidades ao

lado têm a lado têm a mesma mesma

diversidade?diversidade?

Índices de diversidadeÍndices de diversidade

Índice de Simpson ou índice de Índice de Simpson ou índice de dominânciadominância

Índice de Shannon-WeaverÍndice de Shannon-Weaver

A diversidade biológica ou A diversidade biológica ou biodiversidadebiodiversidade

Padrões recorrentes de variação sugerem a Padrões recorrentes de variação sugerem a existência de alguns princípios básicos existência de alguns princípios básicos reguladores da diversidade, em vez do reguladores da diversidade, em vez do

acasoacaso

A riqueza diminui com a latitude

Plantas superiores

Taiga canadense

Floresta tropical de Guaraqueçaba

PadrõesPadrões

A diversidade tende a ser maior em A diversidade tende a ser maior em direção ao Equador ou áreas direção ao Equador ou áreas

subtropicais, tanto em ambientes subtropicais, tanto em ambientes continentais como marinhos rasoscontinentais como marinhos rasos

Aves Mamíferos Plantas

A riqueza diminui com a altitude (para todos os domínios)

A diversidade aumenta com a profundidade: pico de riqueza de invertebrados bentônicos:

~ 2000 m (=limite do talude continental)

A diversidade aumenta ao longo do tempo evolutivo

A diversidade tende a ser maior em A diversidade tende a ser maior em habitats mais heterogêneoshabitats mais heterogêneos

((Mac Arthur, 1965)Mac Arthur, 1965)

– Mais habitats e mais nichos potenciais Mais habitats e mais nichos potenciais – ... mais oportunidades evolutivas... mais oportunidades evolutivas

– Os prOs próóprios organismos constituem e prios organismos constituem e alteram a heterogeneidade falteram a heterogeneidade fíísicasica

– Quanto mais complexa a estrutura vegetal, Quanto mais complexa a estrutura vegetal, maior a riqueza de animaismaior a riqueza de animais

A diversidade tende a ser maior em A diversidade tende a ser maior em habitats mais heterogêneoshabitats mais heterogêneos

Gradientes de Whittaker – a diversidade e a estrutura vegetal aumentam com a umidade e temperaturaGradientes de Whittaker – a diversidade e a estrutura vegetal aumentam com a umidade e temperatura

A produtividade como indutora da A produtividade como indutora da diversidade biológicadiversidade biológica

Connel & Orias (1964) Connel & Orias (1964) sugeriram que maiores sugeriram que maiores taxas de produtividade taxas de produtividade resultariam em maior resultariam em maior diversidade. A rigor, a diversidade. A rigor, a hipótese não encontra hipótese não encontra

maior sustentação se não maior sustentação se não levarmos em conta a levarmos em conta a

complexidade estruturalcomplexidade estrutural dos habitats envolvidosdos habitats envolvidos

A diversidade como função da entrada total A diversidade como função da entrada total de energia nos sistemas ecológicosde energia nos sistemas ecológicos

O nível de evapotranspiração O nível de evapotranspiração potencial (PET), que associa a potencial (PET), que associa a

radiação solar e a radiação solar e a temperatura, é um bom temperatura, é um bom

previsor da diversidade em previsor da diversidade em larga escalalarga escala

Fundamentação hipotética: Fundamentação hipotética: mais energia no sistema mais energia no sistema

poderia ser compartilhada por poderia ser compartilhada por mais espécies/maiores mais espécies/maiores

densidades populacionais densidades populacionais reduziriam a taxa de extinçãoreduziriam a taxa de extinção

As causas da diversidade biológica: As causas da diversidade biológica: o tempo geológicoo tempo geológico

Quanto mais longa a história evolutiva de um Quanto mais longa a história evolutiva de um ambiente, maior a diversidade que este ambiente, maior a diversidade que este

ambiente poderia potencialmente suportarambiente poderia potencialmente suportar

A ausência das perturbações pleistocênicas em A ausência das perturbações pleistocênicas em áreas tropicais como explicação histórica para áreas tropicais como explicação histórica para

a elevada biodiversidade tropicala elevada biodiversidade tropical

– Ambientes mais estAmbientes mais estááveis teriam taxas de extinveis teriam taxas de extinçção mais ão mais baixasbaixas

– Mais tempo para (co-)evoluMais tempo para (co-)evoluçção ão especializa especializaççãoão

Uma derivação influente na Uma derivação influente na ecologia marinhaecologia marinha

HipHipóótese da estabilidade-tempo tese da estabilidade-tempo ((Sanders, 1968)Sanders, 1968)– Ambientes favorAmbientes favorááveis constantes, veis constantes,

previsprevisííveisveis– Ausência de grandes perturbaAusência de grandes perturbaçções (p.ex. ões (p.ex.

glaciaglaciaçções pleistocênicasões pleistocênicas))– PopulaPopulaçções estões estááveisveis– Baixas taxas de extinBaixas taxas de extinççãoão– Tempo para (co-)evoluTempo para (co-)evoluçção ão

especializaespecializaççãoão– Diversas exceDiversas exceçções...ões...

As causas da diversidade biológica: As causas da diversidade biológica: a heterogeneidade ou complexidade a heterogeneidade ou complexidade

espacialespacialA heterogeneidade como indutora de um maior A heterogeneidade como indutora de um maior

número de habitats e nichos potenciais (Mac Arthur, número de habitats e nichos potenciais (Mac Arthur, 1960): relação entre a diversidade de aves e a estrutura 1960): relação entre a diversidade de aves e a estrutura

da copa das árvoresda copa das árvores

A competição como indutora da A competição como indutora da diversidade biológica ao longo do diversidade biológica ao longo do

tempo evolutivotempo evolutivo

A intensificação das interações A intensificação das interações competitivas, supostamente mais competitivas, supostamente mais evidentes ao longo da história de evidentes ao longo da história de

evolutiva de regiões tropicais, evolutiva de regiões tropicais, forçaria o deslocamento e redução forçaria o deslocamento e redução

dos nichos, aumentando a dos nichos, aumentando a diversidade das comunidadesdiversidade das comunidades

A predação como indutora da A predação como indutora da diversidade biológicadiversidade biológica

A predação, supostamente mais A predação, supostamente mais comum nos trópicos, manteria comum nos trópicos, manteria

as populações em baixas as populações em baixas densidades, impedindo a densidades, impedindo a

exclusão de espécies com exclusão de espécies com menores habilidades menores habilidades

competitivas (Paine, 1966)competitivas (Paine, 1966)

Hipótese da perturbação intermediária Hipótese da perturbação intermediária (Connell, 1975)(Connell, 1975)

Tipo, intensidade e freqüência das perturbações Tipo, intensidade e freqüência das perturbações padrões locais de diversidadepadrões locais de diversidade

– As perturbações são “introdutoras” de As perturbações são “introdutoras” de heterogeneidade heterogeneidade mosaico de manchas espaciais e mosaico de manchas espaciais e

temporaistemporais– Nível intenso de perturbação: exclusão da vidaNível intenso de perturbação: exclusão da vida

Nível baixo de perturbação: monopolização dos Nível baixo de perturbação: monopolização dos recursos pelas espécies dominantesrecursos pelas espécies dominantes

Nível intermediário de perturbação: uma Nível intermediário de perturbação: uma comunidade se torna um mosaico de habitats comunidade se torna um mosaico de habitats

fragmentadosfragmentados

Diversidade e perturbação: o Diversidade e perturbação: o modelo do equilíbrio dinâmicomodelo do equilíbrio dinâmico

Teoria da Teoria da biogeografia de biogeografia de

ilhasilhas

Os “vetores” da densidade Os “vetores” da densidade populacional instantâneapopulacional instantânea

Áreas pequenas terão Áreas pequenas terão menos espéciesmenos espécies

Áreas distantes também Áreas distantes também

terão menos espéciesterão menos espécies

As taxas de As taxas de extinção e extinção e imigração imigração de aves de aves foram foram

medidas ao medidas ao longo de 51 longo de 51 anos neste anos neste exemplo ao exemplo ao

largo da largo da CalifórniaCalifórnia

A noção de “ilhas” para a teoria A noção de “ilhas” para a teoria ecológicaecológica

Aplica-se a qualquer tipo de “ilha”Aplica-se a qualquer tipo de “ilha”– Topos de montanhaTopos de montanha– Fragmentos de habitatFragmentos de habitat– PoçasPoças– Uma árvoreUma árvore

Usos e abusos na utilização dos Usos e abusos na utilização dos índices de diversidadeíndices de diversidade

A proliferação e o excesso de teorizaçõesA proliferação e o excesso de teorizações

A relevância biológica: a correlação entre a A relevância biológica: a correlação entre a diversidade e outros atributos das comunidadesdiversidade e outros atributos das comunidades

Índices de diversidade como indicadores biológicos Índices de diversidade como indicadores biológicos de processos de poluição ambientalde processos de poluição ambiental

Diversidade e estabilidadeDiversidade e estabilidadeMacArthur (1956) sugeriu que quanto MacArthur (1956) sugeriu que quanto maior o número de espécies em uma maior o número de espécies em uma

rede trófica, mais ¨estável¨ seria a rede trófica, mais ¨estável¨ seria a comunidade frente a perturbações, por comunidade frente a perturbações, por

causa do maior número de vias causa do maior número de vias alternativas para o fluxo de energiaalternativas para o fluxo de energia

““Evidências” adicionais: instabilidade de Evidências” adicionais: instabilidade de sistemas simples de predadores/presas/ sistemas simples de predadores/presas/

vulnerabilidade de monoculturas/ a vulnerabilidade de monoculturas/ a vulnerabilidade da fauna de ilhas às vulnerabilidade da fauna de ilhas às

invasões biológicasinvasões biológicas

O conceito de MacArthur foi O conceito de MacArthur foi generalizado para as comunidades e generalizado para as comunidades e

ecossistemas e se tornou um dos ecossistemas e se tornou um dos carros-chefe do conservacionismo carros-chefe do conservacionismo

mundialmundial

Diversidade e estabilidadeDiversidade e estabilidadeMaior diversidade leva a maior produtividade em Maior diversidade leva a maior produtividade em

comunidades vegetais, maximiza a aquisicomunidades vegetais, maximiza a aquisiçção de recursos ão de recursos a cada na cada níível trvel tróófico e maximiza a retenfico e maximiza a retençção de nutrientes e ão de nutrientes e

recursos nos ecossistemasrecursos nos ecossistemas

Alta diversidade reduz o risco de grandes mudanAlta diversidade reduz o risco de grandes mudançças nos as nos processos ecossistêmicos como resposta a variaprocessos ecossistêmicos como resposta a variaçções no ões no

ambiente ambiente estabilidade (!) estabilidade (!)

Processos ecossistêmicos são mais variProcessos ecossistêmicos são mais variááveis (menos veis (menos estestááveis ou confiveis ou confiááveis) quando em baixa diversidade veis) quando em baixa diversidade

Alta diversidade reduz a probabilidade de grandes Alta diversidade reduz a probabilidade de grandes mudanmudançças nos processos ecossistêmicos como resposta as nos processos ecossistêmicos como resposta

a invasões de pata invasões de patóógenos e outras espgenos e outras espééciescies

A hipótese de que a diversidade está A hipótese de que a diversidade está relacionada com a estabilidade dos relacionada com a estabilidade dos

sistemas biológicos é na verdade uma sistemas biológicos é na verdade uma metáfora poderosa, que exerce uma metáfora poderosa, que exerce uma

atração de natureza estética, acentuando atração de natureza estética, acentuando a presumida unicidade da natureza e sua a presumida unicidade da natureza e sua

sensibilidade a pequenas alterações sensibilidade a pequenas alterações

Diversidade e instabilidade Diversidade e instabilidade dos sistemas biológicosdos sistemas biológicos

Gardner & Ashby (1970) e May (1972) Gardner & Ashby (1970) e May (1972) sugeriram que a ¨estabilidade¨ de sugeriram que a ¨estabilidade¨ de

modelos teóricos de redes tróficas modelos teóricos de redes tróficas tende, na verdade, a diminuir à medida tende, na verdade, a diminuir à medida

que novas espécies são adicionadasque novas espécies são adicionadas

Diversidade e estabilidade Diversidade e estabilidade dos sistemas biológicos: o dos sistemas biológicos: o

que sabemos hoje?que sabemos hoje?Ou não há relação entre Ou não há relação entre

diversidade e estabilidade, diversidade e estabilidade, ou esta relação é muito ou esta relação é muito

mais complexa do que se mais complexa do que se supunha, dependendo não supunha, dependendo não

apenas do número de apenas do número de espécies, mas também do espécies, mas também do número de conexões por número de conexões por espécie e da intensidade espécie e da intensidade

das interações entre das interações entre espéciesespécies