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Prof. Dr. Harold Gordon Fowler
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    O lugar onde uma espécie vive

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O que é um habitat?
Um habitat é o lugar onde uma espécie vive.

Mas é mais do que um lar porque inclua toda a
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  1. 1. Prof. Dr. Harold Gordon Fowler popecologia@hotmail.com
  2. 2. Habitat O lugar onde uma espécie vive
  3. 3. O que é um habitat? Um habitat é o lugar onde uma espécie vive. Mas é mais do que um lar porque inclua toda a área ao redor. O habitat proporciona abrigo ou alimento ao animal ou planta
  4. 4. Animais e plantas A maioria das plantas e animais tem adaptações especiais para sobreviver em seu habitat. Desenvolveram características especiais para lidar com as exigências de seu ambiente. Essa adaptação também e o ponto de partida da evolução pela seleção natural.
  5. 5. Seleção Natural Sobrevivência diferencial resultante dos atributos adaptativos de um organismo com seu ambiente, que resulta num sucesso reprodutivo maior O habitat é o cenário do palco do teatro evolutivo T.R.E. Southwood
  6. 6. Habitat Habitats podem ser subdivididos em zonas – Micro-habitats Copa: folhas, ramos Nível do sub-bosque: folhas, ramos, troncos Nível de herbáceas: folhas, ramos, musgos, samambaias Serapilheira: folhas e troncos mortos, – Varia em profundidade e qualidade Solo: solo, sub-solo
  7. 7. Relações de Habitat por Micro-Clima e Tempo Micro-clima – Clima localizado que é diferente do clima geral Varia de temperatura e umidade em escalas distintas – Os corredores de mata ciliar são mais frescos do que as áreas mais elevadas Tocas e áreas embaixo de árvores caídas têm temperaturas e umidade diferentes do que o ambiente total – Dentro de uma área pequena, os animais se segregam por micro-climas
  8. 8. Relações de Habitat por Micro- Clima Muitos fatores influenciam os parâmetros de temperatura e umidade – Vento, intensidade e duração das chuvas, retenção de umidade, capacidade calorífica No interior, as serras que se orientam ao norte ou a este têm condições de umidade mais frescas em geral do que serras que se orientam ao sul ou oeste, devido a exposição ao sol. Na Serra do Mar existe um aumento da umidade dependente dos efeitos do mar Dentro desses ambientes existe uma variação a escalas menores
  9. 9. Habitats e Nichos Hábitat – lugar onde o organismo vive (“endereço”) Nicho Ecológico – papel que o organismo exerce no ecossistema (“profissão”)
  10. 10. O Homem e seus habitats O Homem vive no mundo intero.
  11. 11. Isso é possível porque o Homem é capaz de construir casas para condições diferentes.
  12. 12. Habitat Tipo de ambiente no qual vive ou usa normalmente uma população ou espécie. Um habitat artificial foi construído pelo Homem – Ambiente físico e biótico – Vegetação Floresta, cerrado, pantanal, cana de açúcar, etc.
  13. 13. Também o Homem troca de roupa para a temperatura ao redor. Peles animais atuam Roupas brancas como isolantes e refletem o calor mantem o calor.
  14. 14. O Ecossistema do Serengeti e Mara é um dos mais antigos da Terra
  15. 15. O Serengeti O Serengeti é uma bioma da áfrica oriental de savana de Acacia . A maior parte fica na Tanzânia, mas a parte boreal fica na Quênia na Reserva Mara do Massai. O Serengeti é um Sítio da Herança Mundial da UNESCO devido a suas populações imensas de ungulados migratórios, muitas 25,000 km2 espécies de mamíferos grandes e Gramíneas rasas aves, e sítios pré-históricos Solos ricos em nutrientes (Olduvai). Bosques de Acacia desde o oeste até o Lago Victoria Várzeas resultantes de lagos antigos próximos ao Lago Victoria No nordeste, existem bosques deciduos e a precipitação maior forma um refugio para os ungulados migratórios ao fim da estação seca
  16. 16. O Serengeti 1Milhão de Connochaetus tarinus 200,000 de Equus quagga Panthera leo Acinonyx jubatus Panthera pardus Crocuta crocuta Giraffa giraffa Damaliscus topi Tragelaphus scriptus Hippotamus amphibius Loxodonta africanus Procavia capensis Nanger granti Aepyceros melampus Pharochoerius africanus 500 espécies de aves
  17. 17. O Ambiente e o Serengeti Chuvas e a Grande Migração: Mandada de ungulados de ate 40 km de comprimento seguem as chuvas e crescimento de gramíneas. Fogo: causas antrogênicas e naturais O Serengeti é marcado pela mudança de savana a bosque A savana se mudou naturalmente em bosque duas vezes durante os últimos cem anos, uma vez em 1900 e de novo em 1970. …agora existem muito mais Aepyceros melampus no parque porque são mais adaptada para o ambiente de bosque. Os cientistas acreditam que a cogerência do ambiente de bosques foi causada pelo declínio da população de elefantes. Por que?
  18. 18. Dinâmica Espacial e Temporal de Populações Os animais ocupam todo o habitat apropriado dentro de sua amplitude geográfica? 39 sites Avicola amphibius 10 centrais, 15 perifericas e 14 sem visitas Lawton e Woodroffe 1991
  19. 19. Dinâmica Espacial e Temporal de Populações Os animais ocupam todo o habitat apropriado dentro de sua amplitude geográfica? PCA performed Aumento da % de gramíneas centrais Avicola amphibius Taxas menores de Sem visitas colonização Aumento do angulo e heterogeneidade estrutural 55% com habitat apropriado ... ...30% não tem roedores por.. Conhece sua espécie! predação Lawton e Woodroffe 1991
  20. 20. Populações de Presas Alguns biólogos e ecólogos consideram as presas como parte do habitat do animal e não como Tubarões predam Caretta caretta e espécies que coexistem Chelonia mydas mas Caretta caretta é no mesmo habitat mais vulnerável e consumida mais freqüentemente. Disponibilidade e Vulnerabilidade das Presas são fatores chaves que determinam a quantidade de alimento disponível para um Chegam a superfície para respirar predador com menos freqüência mas por períodos maiores ficando assim mais vulneráveis
  21. 21. Habitat A heterogeneidade do ambiente numa escala local revela uma mistura de características
  22. 22. O que é Habitat? Como a escala da heterogeneidade medida conforma a escala da heterogeneidade do processo ecológico? {escala = distancia, tempo, e variação ambiental} A variabilidade é complementar (requerida)? A variabilidade é suplementar (apropriada mais não suficiente)? Existem restrições espaciais na identificação do habitat (tamanho mínimo ou proximidade)
  23. 23. Matriz de habitats Reflorestamentos 80% Áreas abertas 7% Florestas nativas 10% Outros 3%
  24. 24. Espécies numa Matriz de habitats de Chile Anairtes parulus Sylviothorhynchus desmursii Ninhos não cobertos Ninhos não cobertos Sub-bosque Sub-bosque Elaenia albiceps Aphrastura spincauda Ninhos não cobertos Nidifica em cavidades Sub-bosque e copa Xolmis pyrope Pygarrhichas albogularis Ninhos não cobertos Nidifica em cavidades Sub-bosque e copa Exemplo de Amostragem 120 pontos fixos de observação (contagens de pontos de raio variável corrigidas pela detecção) Estações: Inverno – Primavera – Verão - Inverno – Primavera - Verão
  25. 25. Padrões que influenciam os mecanismos Distribuições de habitat afeita os sistemas sociais, comportamento de espaçamento, dinâmica populacional, as interações entre espécies, e ultimamente a evolução Mecanismos que influenciam os padrões (espacialmente os no espaço e no tempo) Competição -> Territorialidade ou Espaçamento -> Distribuições modificadas dos recursos -> Distribuições de outros organismos Estratégias de forrageio -> risco de predação dependente espacialmente -> estratégias de dispersão ou reprodução -> novas distribuições da presa -> novas estratégias de forrageio do predador Explicando os processos ecológicos dos padrões Observando o padrão é “fácil” mas a interpretação das causas e consequências não são.
  26. 26. Mapeamento e Ordenamento de Ocorrências e Outras Entidades
  27. 27. Observações, Ocorrências com as Extensões Inferidas, Distribuições Previstas, Mapas de Qualidade de Habitat e Amplitude Geográfica Todos são produtos úteis mais distintos.1
  28. 28. Observações clan OH NS NS OCCUPIED OH HABITAT NS WD BT WD clan NS clan clan OH clan RA FA RA quad section
  29. 29. Problema Quando devemos mapear um elemento usando observações versus inferências? Depende do conhecimento, raridade, limitações de software, e/ou outros fatores?
  30. 30. “Sugestões do Mapeamento dos Animais” Os atributos mapeados devem ser baseados do conhecido em vez do suspeito sobre a distribuição de uma espécie numa área. – A interpolação (o mapeamento do habitat entre pontos ou localidades adjacentes) é as vezes apropriada para animais, mas a extrapolação (o mapeamento de áreas fora as localidades conhecidas) deve ser limitada.
  31. 31. “Sugestões do Mapeamento dos Animais” A mancha intera de habitat apropriado deve ser mapeada como ocorrência quando … – A mancha não é maior do que uma área vital media típica ou (para espécies de mobilidade limitada) não mais do que uma distancia normal de dispersão; – o polígono convexo mínimo para atributos de pontos múltiplos incluía mais de que 70 por cento da área contígua total do habitat apropriado; parece razoável?
  32. 32. “Sugestões do Mapeamento dos Animais” Habitat apropriado Raio médio para da área vital especialista de mancha • Mapear a mancha intera como ocorrência
  33. 33. “Sugestões do Mapeamento dos Animais” • Habitat • • apropriado • para Raio médio da área vital especialista de mancha • • Mapear a mancha intera como ocorrência
  34. 34. Sugestões do Mapeamento dos Animais Sem dados • • Raio médio • da área vital Habitat • apropriado para especialista de mancha •
  35. 35. Sugestões do Mapeamento dos Animais Em situações caracterizadas por uma ou mais localidades numa parte pequena de uma mancha de habitat apropriado contíguo (maior do que o tamanho típico da área vital média, ou distancia de dispersão para uma espécie com mobilidade limitada), – Mapear a ocorrência como um ou mais polígonos que incluem minimamente todas as localidades que não são separadas por uma distancia maior do que a distancia de separação.
  36. 36. Mancha • grande de Pastagem Arbustos habitat • apropriado Floresta contíguo ou • um • • generalista de habitat Distancia de separação Capturas de animais em armadilhas: Dentro de uma ocorrência, crie um polígono?
  37. 37. Mancha • grande de Pastagem Arbustos habitat • apropriado Floresta contíguo ou • um • • generalista de habitat
  38. 38. Quando mapear usando um ou mais polígonos (atributo de fonte)? Tem confiança que a espécie ocorre em todo o polígono? – A espécie tem mobilidade e provavelmente se movimento no polígono? É importante conhecer as localizações das observações individuais dos pontos? – A observação representa uma observação transiente ou um atributo mais duradouro (um ninho de tiuiú ou manchas distintas de micro-habitat, por exemplo)? – Se representa um evento transiente (uma pegada, por exemplo), a observação tem valor temporal para desvendar uma idéia do habitat ocupado? Você tem os recursos ou tempo necessários para mapear os detalhes?
  39. 39. A qualidade do habitat de Panthera leo Habitat bom: Habitat ruim:
  40. 40. Habitat Apropriado e Não Apropriado Use as regras seguintes para determinar se a distancia de separação de habitat apropriado ou não apropriado ao mapear ocorrências: Habitat bem levantado Habitat não bem levantado Aparentemente apropriado Apropriado Apropriado Aptidão não certo Não apropriado Apropriado Aparentemente não apropriado Não apropriado Não apropriado O tratamento de habitat não bem levantado como apropriado ou não apropriado depende de uma avaliação subjetiva de se o habitat é provavelmente ou não. Se o habitat aparenta ser apropriado, ou se sua aptidão não é conhecido, pode ser tratado como apropriado. Os botânicos lidam com habitat de aptidão não certo como não apropriado!
  41. 41. Extensão Inferida Um polígono da extensão inferida (EI) e uma ocorrência mapeada (representadas por uma ponto, linha, ou polígono) são representações espaciais independentes mas relacionadas. – Uma ocorrência representa o habitat ocupado conhecido. – Um polígono da extensão inferida é uma representação do habitat ocupado conhecido mais qualquer habitat adicional provavelmente ocupado.
  42. 42. Extensão Inferida A extensão inferida é usada para ao animais com requerimentos de área vital A extensão inferida é tipicamente uma distancia igual ao diâmetro da área vital mediana. Para espécies que não voem (jacarés, antas) a distancia da extensão inferida representa aa distancia de uma localidade inicial (em qualquer sentido) que englobaria o destino último de 75-90% dos indivíduos adultos que dispersam e não mais do que a distancia conhecida de migração anual.
  43. 43. Extensão Inferida (limites) Como uma projeção da extensão provável, o limite externo do polígono da extensão inferida deve ser mantido dentro de uma distancia razoável do habitat ocupado conhecido (ou seja a ocorrência mesma), geralmente não mais do que a distancia máxima conhecida de migração anual da espécie (premissa de uma espécie não voadora), e com certeza não mais do que a distancia de separação. O polígono da extensão inferida deve excluir áreas provavelmente não regularmente ocupadas.
  44. 44. Extensão Inferida IE distance Extensão observada Extensão inferida desenvolvida com a quadrada source feature Elemento Distancia de Incerteza EO representation developed with either separate IE feature generated Por outro elemento estimada ou outro or estimated uncertainty distance (optional) (opcional) tampão procedural buffer
  45. 45. Exemplo: Scapteriscus didactylus Sugestões para mapear o habitat
  46. 46. Problema: Quando usar qual técnica? O que sabemos “de certeza” versus o que podemos inferir sobre a extensão do habitat ocupado. Devemos estabelecer regras mentais? Por exemplo, … – Inclua uma área como parte da mapa de ocorrência se tem certeza de mais de 95% das ocorrências? – Use a extensão inferida quando tem certeza de somente 75 a 95% da ocorrências?
  47. 47. Extensão Observada versus Extensão Inferida Steve Hall afirma que: “O habitat estimado, se não pode ser mapeado razoavelmente, é importante demais para ficar fora da representação de ocorrências. – Para uma mariposa onde o habitat e extensivo, concluímos que um ponto solitário, representando a localização da armadilha, com um área de tampão de 100 metros como uma estimativa da distancia de atração da armadilha, parece razoável como uma representação da ocorrência sem a inclusão de qualquer estimativa adicional de habitat.”
  48. 48. É? Uma certeza de ocupação de 75% versus 95% é uma distinção boa para usar a extensão inferida? Ou essa certeza é restritiva demais (outra alternativa seria 50% e 90%)? Devemos usar as extensões inferidas além das ocorrências conhecidas?
  49. 49. Escalas de Habitat Continental Entre Regiões Dentro de Regiões Local
  50. 50. Tamanho de Habitat e População Aumento de Perda Anual Sustentável Habitat Condição Atual Perda de Habitat K K K Tamanho Populacional Equilibrado
  51. 51. Modelagem de Espécies Ferramenta fundamental para inferência da distribuição de espécies silvestres Baseada em dois princípios: – modelos do nicho ecológico (habitat) – previsão da localização geográfica da espécie
  52. 52. Nicho Ecológico de Espécies É o conjunto de condições ecológicas com que as populações da espécie conseguem se manter Modelo de nicho ecológico É definido como um Temperatura espaço n- dimensional: Precipitação
  53. 53. Modelagem de Distribuição Pontos de ocorrência georeferenciados Coberturas geográficas resumindo dimensões ambientais como temperatura, precipitação, topografia, solos, geologia; Usa de associações não-aleatórias entre pontos e coberturas para construir o modelo do nicho ecológico da espécie; Projeta o modelo de volta nos mapas para prever a distribuição da espécie.
  54. 54. Modelagem de Distribuição Ecologia Modelo do Nicho Ecológico Temperatura Precipitação Algoritmo Geografia Pontos de Ocorrência Previsão da Distribuição Nativa
  55. 55. Modelos de Nichos Ecológicos Modelagem dos nichos ecológicos e previsão da distribuição geográfica (Martinez-Meyer et al. 2006) – Condições ecológicas que Gymnogyps californicus podem suster populações sem imigração Modelagem das condições onde a espécie ocorre e uso dessas para prever onde condições similares existem em outros lugares Avaliação de como essas condições mudam sob o efeito de condições extrínsecas como clima
  56. 56. Exemplo da localização de lugares para reintroduzir Gymnogyps californicus e Gymnogyps californicus
  57. 57. Erros na Previsão de Distribuição distribuição geográfica real
  58. 58. Erros na Previsão de Distribuição Distribuição geográfica prevista
  59. 59. Erros na Previsão de Distribuição Dois tipos possíveis de erro na previsão: – Omissão: a área ocupada não faz parte da previsão – Super-previsão: a previsão inclui área não ocupada
  60. 60. Erros na Previsão de Distribuição Distribuição geográfica real Distribuição geográfica prevista Super-previsão Omissão
  61. 61. Erros na Previsão de Distribuição Objetivo: Minimizar ambas formas de erro
  62. 62. Erros na Previsão de Distribuição Características dos erros na previsão: – Omissão: quase sempre é um erro no modelo (mal qualidade) ou no dado de ocorrência (identificação incorreta da espécie, erro no georeferenciamento) – Sobre-previsão: pode ser tanto um problema do modelo quanto uma deficiência da amostragem dos dados de ocorrência. É impossível determinar qual é a natureza do erro
  63. 63. O padrão de habitat e os processos ecológicos: Os padrões são reais?
  64. 64. A pergunta crítica Padrão da Paisagem ? Tem sentido biológico???
  65. 65. O Problema Mensuração a qualquer escala resulta em algum padrão Existe padrão à cada escala de resolução e extensão Níveis de Resolução
  66. 66. Mapa Neutro Paisagem Se existe padrão a qualquer escala, como sabemos quando os padrões são ‘reais'? O que ‘real' quer dizer? Qual é a base conceitual para a decisão?
  67. 67. Padrões “não reais" de modelos neutros medidos em três escalas de resolução Os padrões de “paisagem" gerados de mapas aleatórios livres dos processos aparentem ser reais
  68. 68. Modelagem de paisagens Mapa artificial gerada por algoritmo aleatório Andren, H., Oikos 71, 355-366 (1994)
  69. 69. Os mapas aleatórias gerados dos modelos neutros usados para extrapolar paisagens reais são sujeitos a transmutação Simulações Sugere homogeneidade Seu uso é justificado em alguma ‘SE’ amplitude de se escalas A escala (resolução e extensão) da observação não muda o padrão básico da paisagem
  70. 70. Muita pesquisa empírica da ecologia usa imagens de satélite das paisagens
  71. 71. A resolução da escala mínima é (tamanho do pixel) determinada pela tecnologia disponível (imagem de satélite) SPOT = 10 m LANDSAT = 25-30 M (PANCHROMATIC = 15 M) 30m 10m 100m
  72. 72. Cada Nível de Resolução resulta num “Padrão” Diferente (% HABITAT, CONFIGURAÇÃO ESPACIAL) Conclusão Todos os padrões de sensoriamento remoto são artefatos da resolução de medição Não todos os padrões de paisagem são biologicamente reais!
  73. 73. Como sabemos se o padrão é biologicamente ‘real’ À uma Espécie? Ou a um Processo? Como ligar o padrão da paisagem os processos e populações? O que é ‘real’?
  74. 74. 'REAL' Implica que alguma 'PROPRIEDADE' está associada com o padrão que influencia, impacta, ou afeita o fenômeno de interesse
  75. 75. A mistura de distinções importantes Padrão Uma combinação dos elementos que formam um arranjo característico Propriedade Um atributo ou qualidade essencial ou distintivo Medida Extensão, tamanho, quantidade, ou dimensão determinada pela medição
  76. 76. Tipos de Propriedades E sua relação à padrão Propriedades não efetivas Propriedades não relacionadas à processo Propriedades efetivas Propriedades associadas a padrões que afeita e causa mudança nos processos evolutivos e ecológicos As propriedades efetivas são sensíveis a escala Kawata, M. 1995. Emergent and effective properties in ecology and evolution. Res. Pop. Ecol. 37:93-96
  77. 77. Exemplo A estrutura da floresta conífera mista com baixa luz ambiental e taxas de evapotranspiração influenciam as espécies vegetais, mas podem não ter qualquer efeito sobre a competição entre duas espécies de sapos
  78. 78. Propriedades Diferentes Pouco Luz Ambiental, Evapotranspiração baixa Muito Luz Ambiental Evapotranspiração alta
  79. 79. Uma propriedade ‘efetiva’: A quantidade de ‘habitat’ e o grau de isolamento e as distribuições de tamanho de manchas Criam contextos específicos da paisagem, como a fragmentação Muitas aves migratórias são influenciadas por “padrão”
  80. 80. O desafio da ecologia de paisagem "...é avançar ela como uma ciência Se esperamos a credibilidade na aplicação da ecologia de paisagem ... ., assegurar que as conclusões têm uma base científica firme, baseada em informação e princípios fortes de dados empíricos ." J. A. Wiens. 1996. IALE Bull. 14(1)
  81. 81. Uma rede de habitat é sustentável se: 1. Qualquer mancha excede o tamanho mínimo da população viável Fragmentação baixa PMV 2. Existe uma mancha chave e a rede total é suficientemente grande MC 3. Não há uma mancha chave mas o tamanho da rede total é muito grande Fragmentação alta
  82. 82. Probabilidade de ocorrência
  83. 83. Probabilidade de ocorrência 0.94 0.22
  84. 84. Dados Espaciais Usados nas Análises Variáveis importantes para a espécie Variáveis mais comuns: – Clima: temperatura, precipitação, radiação solar, cobertura de nuvens, neve (!?), e outros – Relevo: DEM, elevação, fluxos, outros – Hidrografia – Cobertura Vegetal
  85. 85. Escala dos Dados para Análise Compatibilizar a escala dos dados de ocorrência com os dados ambientais Coleções 10 a 1.000 km Biológicas Dados ambientais 1 a 100 km Coletas com GPS ~100 m Base do Biota ~100 m
  86. 86. Recomendações Uso de limiares de habitat mínimo validez melhorada de avaliações de precisão
  87. 87. Necessidade de considerações da evolução A redução de habitat pode ser uma força seletiva importante que favorece a adaptação local e a evolução rápida (Handcock e Britton 2006) O tamanho da população é importante para permitir o tempo suficiente para a adaptação antes da extinção estocástica (Glomulkiewicz e Holt (1995) A fragmentação pode também afeitar a evolução — o grau depende dos tamanhos das populações e o fluxo gênico e cultural entre populações — uma dinâmica básica de uma meta-população

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