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ECOLOGIA GEOGRÁFICA. Prof. Dr. José Alexandre Felizola Diniz Filho Dr. Fabricio Villalobos Departamento de Ecologia , ICB, Universidade Federal de Goiás , BRASIL ( diniz@icb.ufg.br e villalobos@gmail.com ). PROGRAMA BÁSICO.

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ECOLOGIA GEOGRÁFICA

Prof. Dr. José Alexandre FelizolaDinizFilho

Dr. Fabricio Villalobos

Departamento de Ecologia, ICB,

Universidade Federal de Goiás, BRASIL

(diniz@icb.ufg.br e villalobos@gmail.com)

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PROGRAMA BÁSICO

28/08 – Introdução geral – ecologia geográfica, biogeográfica e macroecologia (JAD);

04/09 – Distribuição geográfica (JAD);

11/09 – Modelos de nicho e distribuição geográfica (JAD);

18/09 – Dados primários de biodiversidade e variação ambiental/climática (FVL);

25/09 – Modelagem de nicho ecológico/distribuição usando o Maxent (FVL);

02/10 – Gradientes de diversidade 1. Introdução e modelos ecológicos(JAD);

09/10 – Mapas de distribuição e riqueza de espécies em retículos (grids) (FVL);

16/10 – Gradientes de diversidade 2. Fatores históricos e modelos nulos(JAD);

23/10 – Campos biogeográficos (diversity/dispersal fields) (FVL)

06/11 – Regras ecogeográficas: Bergmann & Rapoport (JAD)

13/11 – Analise de padrões ecogeograficos no SAM (FVL)

20/11 - Estatistica Espacial 1. Aspectos teóricos e conceituais (JAD)

04/12 – Estatistica Espacial 2. Pacote SAM (JAD)

11/12 – Genética Geográfica (JAD/JSL)

18/12 – Avaliação Final (JAD)

Material disponivel em www.ecoevol.ufg.br/diniz , na pasta Eco_Geo

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1. INTRODUÇÃO

1. Historico e definições em ecologia geográfica, macroecologia e biogeografia;

2. Padrões e processos;

3. Escalas e hierarquias;

4. A questão da historia;

5. O conhecimento da diversidade;

6. Arcabouço (framework) básico

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1.1 Histórico e definições em ecologia geográfica, macroecologia e biogeografia

Ecologia é o estudo dos padrões de abundância e distribuição dos organismos e seus determinantes ecológicos e ambientais

Entendemos Ecologia geográfica como o estudo dos padrões de abundância e distribuição dos organismos e seus determinantes ecológicos e ambientais em um contexto espacial explícito

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Entendemos Ecologia geográfica como o estudo dos padrões de abundância e distribuição dos organismos e seus determinantes ecológicos e ambientais em um contexto espacial explícito

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Local (node level) (e.g., riqueza ouo div. ‘alpha’)

Relação entre locais (link level) (e.g., diversidade ‘beta’)

Vizinhança (neighborhood level)

Limites (boundary level)

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MacArthur & Wilson 1963, 1967

Robert Helmer MacArthur

(1930-1972)

MacArthur, R. H. & Wilson, E. O. 1967. The theory of island biogeography. Monographs in population biology. Princeton University Press, Princeton, NJ.

E. O. Wilson

slide9

Areografia

Rapoport, E.H. (1975). Areografía. Estrategias Geográficas de las Especies. Fondo de Cultura Económica, México, 214 pp. Versión Inglesa: "Areography. Geographical Strategies of Species". Trad. B. Drausal, Pergamon Press, Oxford, 269 pp. (1982). Versión corregida y aumentada.

Eduardo H. Rapoport

(Universidade de Bariloche, Argentina)

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B. A. Maurer

J. H. Brown

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Entende-se macroecologia como:

“It is a non-experimental, statistical investigation of the relationship between the dynamics and interactions of species populations that have been studied on small scales by ecologists and processes of speciation, extinction and expansion and contraction of ranges that have been investigated on much larger scales by biogeographers, paleontologists and macroevolutionists” (Brown, 1995).

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1. 2. PADRÕES & PROCESSOS

Padrão – ordem, arranjo, regularidade

G. E. Hutchinson (1903-1991)

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Padrão – ordem, arranjo, regularidade

G. E. Hutchinson (1903-1991)

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Gradientes de diversidade

Relação espécie(riqueza)-área

Von Humboldt

Foster

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Processos (mecanismos)

Nicho (adaptativo) – fatores ambientais determinam os padrões

Neutro (estocástico)

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Respostas a ambiente em geral têm como base processos adaptativos (em um sentido latu ou em um sentido Darwiniano estrito)

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Origem de padrões por meio de processos estocásticos: Teoria neutra da biodiversidade e biogeografia de Hubbell (2001) e Bell (2001)

neutralismo em evolu o
Neutralismo em Evolução

Até 1960  Selecionistas

“Seleção natural seria o principal processo que “escolheria” os alelos que seriam substituídos ou incorporados”;

Motoo Kimura  dados sobre seqüências de aminoácidos - “A maioria da variação genética em nível molecular era seletivamente neutra e não tinha qualquer valor adaptativo “

  • Deriva genética + Mutação +Ne
neutralismo em ecologia evolu o relacoes teoricas e estruturais
Seletivamente neutros

Deriva genética

Mutação

Fixação de um alelo

Tamanho efetivo

“Dispersal assembly”

Deriva ecológica

Especiação

Extinção

Tamanho da população

Neutralismo em Ecologia & EvoluçãoRELACOES TEORICAS E ESTRUTURAIS
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N&C impact factor is now 1.47!!!!

‘Fundamental Biodiversity Units ‘

Join us...www.abeco.org.br

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1. 3. Escalas & Hierarquias

  • Escalas -> local, regional, continental (?);
  • Hierarquia ->populações, comunidades, assembléias (?)

Continuum...

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1. 4. A QUESTÃO DA HISTORIA

John Wiens

Michael Donoghue

slide36

Ecologia versus Historia (1980’s)?

David Currie

Robert Ricklefs

Ecologia + “Historia” (2000’s)?

Michael Donoghue

John Wiens

slide38

“Phylogenetic deconstruction” (sensu Marquet et al. 2004) of spatial patterns of richness in New World birds (Hawkins et al. 2006, J.Biogeogr. 33: 770-780)

Derived groups

r2 = 0.712

Niche conservatism

Basal groups

r2 = 0.986

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Quais são essas restrições e ou dificuldades?

(Brown & Lomolino, 2004; Lomolino, 2004)

Muitas espécies ainda não foram descritas pela ciência

Linnaeus

(1707-1778)

Desconhecimento sobre a distribuição de muitas espécies

Wallace

(1823-1913)

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Variáveis macroecológicas correlacionadas com as datas de descrição de Anfíbios anuros no Cerrado

Nesse trabalho, demonstramos que os padrões geográficos das datas de descrição de espécies de anfíbios anuros no Cerrado estão positivamente correlacionados com a população humana e com o nível de conhecimento (número de inventários).

(r = 0.512; P = 0.043; v* = 14)

Assim, novas descrições são dependentes da ocupação humana (e.g. criação de centros de pesquisa)

slide43

Outros padrões de descrição de espécies de anuros

Espécies que foram descritas recentemente apresentam, em geral, menor massa corporea...

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Espécies que foram descritas recentemente apresentam, em geral, menor distribuição geográfica...

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E, considerando a taxa de descrição, podemos esperar que todas as espécies de anfíbios no Cerrado serão descritas por volta de 2050. Pelo modelo logístico (r2 = 0,92), esse número é de 160 espécies (faltam 29!!!!)

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Um modelo para explicar a relacao entre ocupacao humana e media das datas de descricao em uma escala macroecologica

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29 descrições de novas espécies de anfíbios, para uma área de 2,5 milhões km2 (pouquíssimo estudada), parece razoável: No mundo...

Köhler et al. (2005)

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Desafiando as restrições de Linnaeus e Wallace: gradientes de conhecimento e planejamento da conservação no Cerrado

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K

KT

KA

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1. 6. Bases para o arcabouço conceitual

Espécies

“Partículas” ecológicas

Locais, regiões ou assembléias

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2. 1. DADOS MACROECOLOGICOS

Um “SIG” simples...

Estruturação de dados macroecológicos

- Matriz de incidência e seus descritores

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NatureServe

Um modelo de nicho (MAXENT)

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Mapa de adequabilidade

(“suitability”)

Qual a distribuição da espécie?

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Mapas discretos (ocorrência)

S > 0.9

?

S > 0.7

S > 0.5

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Adicionando outras variáveis à matriz básica

Descritores das células...

Descritores das espécies...

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MATRIZ DE INCIDÊNCIA

  • Incidência ou abundância?
  • Como “preencher” (a questão da distribuição geográfica ou range);
  • A ligação intrínsica entre linhas e colunas (diversity/dispersal fields e o problema do 4th corner)
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DESCRITORES DAS CÉLULAS

  • Variáveis climáticas (mais frequente);
  • Processos ecofisiológicos e clima;
  • A questão das escalas e da resolução;
  • Outras variáveis (e.g., métricas filogenéticas);
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DESCRITORES DAS ESPÉCIES

  • Variáveis macroecologicas “classicas” (tamanho do corpo, abundância, distribuição geográfica);
  • Variação inter e intra-especifica
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Variáveis macroecológicas em Brown & Maurer...

Distribuição Geográfica

Geográfica

Macroecologia

Metabólica

Demográfica

Abundância

Tamanho do corpo