O que é biodiversidade? A diversidade se expressa nos mais diversos níveis de organização biológica. É a soma de toda a variabilidade biológica desde os genes até os ecossistemas

Por que nos preocuparamos com a biodiversidade? Base das atividades agropecuárias, florestais e pesqueiras Base do desenvolvimento biotecnológico, com a descoberta de novos produtos e novos usos Percepção da degradação acelerada dos habitats, com extinções e ameaça de extinções

O que é biodiversidade? Begon et al. “O termo pode ser usado para descrever o número de espécies, a quantidade de variação genética ou o número de tipos de comunidades presentes numa área”.

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

A diversidade ecológica Riqueza e complexidade de uma região (diferentes comunidades, habitats, níveis tróficos, formas vegetativas, etc.)

Avaliar perturbações antrópicas Selecionar áreas prioritárias para proteção ambiental

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

Qual é o tamanho da biodiversidade na biosfera? O que conhecemos: 1 400 000 espécies de animais e plantas (750 000 spp de insetos, 41 000 de vertebrados e 250 000 de plantas) O que prevemos: De 5 a 30 milhões de espécies (Wilson, 1988)

A diversidade animal e vegetal

Como estimar a diversidade? O uso de índices A riqueza de espécies: prós e contras

Conceitos: a diversidade ecológica no nível das espécies A diversidade é um dos principais componentes e descritores da estrutura das comunidades biológicas As duas comunidades ao lado têm a mesma diversidade?

Índices de diversidade Índice de Simpson ou índice de dominância Índice de Shannon-Weaver

A diversidade biológica ou biodiversidade Padrões recorrentes de variação sugerem a existência de alguns princípios básicos reguladores da diversidade, em vez do acaso

A riqueza diminui com a latitude Padrões A riqueza diminui com a latitude Plantas superiores Taiga canadense Floresta tropical de Guaraqueçaba

A diversidade tende a ser maior em direção ao Equador ou áreas subtropicais, tanto em ambientes continentais como marinhos rasos

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

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 habitats mais heterogêneos (Mac Arthur, 1965) Mais habitats e mais nichos potenciais  ... mais oportunidades evolutivas Os próprios organismos constituem e alteram a heterogeneidade física Quanto mais complexa a estrutura vegetal, maior a riqueza de animais

A diversidade tende a ser maior em habitats mais heterogêneos Gradientes de Whittaker – a diversidade e a estrutura vegetal aumentam com a umidade e temperatura

A produtividade como indutora da diversidade biológica Connel & Orias (1964) sugeriram que maiores taxas de produtividade resultariam em maior diversidade. A rigor, a hipótese não encontra maior sustentação se não levarmos em conta a complexidade estrutural dos habitats envolvidos

A diversidade como função da entrada total de energia nos sistemas ecológicos O nível de evapotranspiração potencial (PET), que associa a radiação solar e a temperatura, é um bom previsor da diversidade em larga escala Fundamentação hipotética: mais energia no sistema poderia ser compartilhada por mais espécies/maiores densidades populacionais reduziriam a taxa de extinção

As causas da diversidade biológica: o tempo geológico Quanto mais longa a história evolutiva de um ambiente, maior a diversidade que este ambiente poderia potencialmente suportar A ausência das perturbações pleistocênicas em áreas tropicais como explicação histórica para a elevada biodiversidade tropical Ambientes mais estáveis teriam taxas de extinção mais baixas Mais tempo para (co-)evolução  especialização

Uma derivação influente na ecologia marinha Hipótese da estabilidade-tempo (Sanders, 1968) Ambientes favoráveis constantes, previsíveis Ausência de grandes perturbações (p.ex. glaciações pleistocênicas) Populações estáveis Baixas taxas de extinção Tempo para (co-)evolução  especialização Diversas exceções...

As causas da diversidade biológica: a heterogeneidade ou complexidade espacial A heterogeneidade como indutora de um maior número de habitats e nichos potenciais (Mac Arthur, 1960): relação entre a diversidade de aves e a estrutura da copa das árvores

A competição como indutora da diversidade biológica ao longo do tempo evolutivo A intensificação das interações competitivas, supostamente mais evidentes ao longo da história de evolutiva de regiões tropicais, forçaria o deslocamento e redução dos nichos, aumentando a diversidade das comunidades

A predação como indutora da diversidade biológica A predação, supostamente mais comum nos trópicos, manteria as populações em baixas densidades, impedindo a exclusão de espécies com menores habilidades competitivas (Paine, 1966)

Hipótese da perturbação intermediária (Connell, 1975) Tipo, intensidade e freqüência das perturbações  padrões locais de diversidade As perturbações são “introdutoras” de heterogeneidade  mosaico de manchas espaciais e temporais Nível intenso de perturbação: exclusão da vida Nível baixo de perturbação: monopolização dos recursos pelas espécies dominantes Nível intermediário de perturbação: uma comunidade se torna um mosaico de habitats fragmentados

Diversidade e perturbação: o modelo do equilíbrio dinâmico

Teoria da biogeografia de ilhas Os “vetores” da densidade populacional instantânea Áreas pequenas terão menos espécies Áreas distantes também terão menos espécies Campbell & Reece 6th

As taxas de extinção e imigração de aves foram medidas ao longo de 51 anos neste exemplo ao largo da Califórnia Molles 3rd

A noção de “ilhas” para a teoria ecológica Aplica-se a qualquer tipo de “ilha” Topos de montanha Fragmentos de habitat Poças Uma árvore

Usos e abusos na utilização dos índices de diversidade A proliferação e o excesso de teorizações A relevância biológica: a correlação entre a diversidade e outros atributos das comunidades Índices de diversidade como indicadores biológicos de processos de poluição ambiental

Diversidade e estabilidade MacArthur (1956) sugeriu que quanto maior o número de espécies em uma rede trófica, mais ¨estável¨ seria a comunidade frente a perturbações, por causa do maior número de vias alternativas para o fluxo de energia “Evidências” adicionais: instabilidade de sistemas simples de predadores/presas/ vulnerabilidade de monoculturas/ a vulnerabilidade da fauna de ilhas às invasões biológicas O conceito de MacArthur foi generalizado para as comunidades e ecossistemas e se tornou um dos carros-chefe do conservacionismo mundial

Diversidade e estabilidade Maior diversidade leva a maior produtividade em comunidades vegetais, maximiza a aquisição de recursos a cada nível trófico e maximiza a retenção de nutrientes e recursos nos ecossistemas Alta diversidade reduz o risco de grandes mudanças nos processos ecossistêmicos como resposta a variações no ambiente  estabilidade (!) Processos ecossistêmicos são mais variáveis (menos estáveis ou confiáveis) quando em baixa diversidade Alta diversidade reduz a probabilidade de grandes mudanças nos processos ecossistêmicos como resposta a invasões de patógenos e outras espécies

A hipótese de que a diversidade está relacionada com a estabilidade dos sistemas biológicos é na verdade uma metáfora poderosa, que exerce uma atração de natureza estética, acentuando a presumida unicidade da natureza e sua sensibilidade a pequenas alterações

Diversidade e instabilidade dos sistemas biológicos Gardner & Ashby (1970) e May (1972) sugeriram que a ¨estabilidade¨ de modelos teóricos de redes tróficas tende, na verdade, a diminuir à medida que novas espécies são adicionadas

Diversidade e estabilidade dos sistemas biológicos: o que sabemos hoje? Ou não há relação entre diversidade e estabilidade, ou esta relação é muito mais complexa do que se supunha, dependendo não apenas do número de espécies, mas também do número de conexões por espécie e da intensidade das interações entre espécies