ECOLOGIA GEOGRÁFICA

1. 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)

2. GRADIENTES DE DIVERSIDADE “Existem mais espécies nos trópicos do que nas regiões temperadas” Discussões sobre padrões e processos: - Padrões complexos ou apenas latitudinais?; - mecanismos ecológicos/evolutivos; - questões metodológicas (aula SAM).

3. Anfibios Ameaçadas

5. Processos ecológico-evolutivos e os gradientes de diversidade “[The] fullness of life and its renovation differ according to differences of climate... Thus, the nearer we approach the tropics, the greater the increase in the variety of structure, grace of form, and mixture of colors, as also in perpetual youth and vigour of organic life.”(von Humboldt 1807) Foster Von Humboldt

7. David Currie

8. “Estado da arte”(Rohde 1992) Abiotic rarefaction Mid-domain effect Area Milankovitch scillations Aridity Mutualisms Biotic spatial heterogeneity Niche width Body sizes Number of habitats Competition Patchiness Ecological time Physical heterogeneity Environmental predictability Plant diversity Environmental stability Population growth rates Epidemics Population sizes Epiphyte load Productivity Evolutionary speed Predation Evolutionary time Seasonality Geographic ranges Solar angle Harshness Solar energy Host diversity Temperature

11. HETEROGENEIDADE DE HABITATS CLIMA ANTIGUIDADE INTERAÇÕES BIÓTICAS Gradientes de Diversidade TAXAS DE DIVERSIFICAÇÃO ÁREA

12. HETEROGENEIDADE DE HABITATS CLIMA ANTIGUIDADE INTERAÇÕES BIÓTICAS Gradientes de Diversidade TAXAS DE DIVERSIFICAÇÃO ÁREA

13. Ecologia versus Historia? Efeitos ambientais >> efeitos historicos

14. Ecologia versus Historia? David Currie Robert Ricklefs

16. AS HIPOTESES CLIMÁTICAS OU ENERGÉTICAS 1. Energiaambiental - metabolismo 2. Produtividade - cadeiatrófica

19. Produtividade e riqueza de espécies em cinco regiões biogeográficas

23. Apoio à hipótese de produtividade (Plantas) Plants global (islands) AET 0.76 W 1983 Angiosperms global PET + water deficit 0.84 F&C 2003 Plants global Productivity 0.28 S& R-B 1994 Woody plants global Rainfall 0.74 G 1988 Trees subglobal AET 0.67 F&C 1998 Trees N America NPP (modeled) 0.81 A&W 1989 Trees N America AET 0.67 C&P 1987 Trees N America Temperature 0.62 A et al. 2002 Trees Europe NPP (modeled) 0.84 A&W 1989 Trees E Asia NPP (modeled) 0.98 A&W 1989 Bog plants N America Rainfall 0.60 G 1992 Woody plants N Neotropics Rainfall 0.86 G 1982 Woody plants N Neotropics Rainfall 0.53 C et al. 1995 Trees S America Rainfall 0.65 K et al. 1997 Plants California Precipitation 0.52 R&L 1980 Woody plants S. Africa Rainfall 0.62 O’B 1993 Trees Madagascar Rainfall 0.50 G et al. 1997 Herbs/shrubs Chile Rainfall 0.70 M&G 1978 Pteridophytes Bolivia Rainfall 0.64 K 2001 Cacti Argentina Summer rainfall 0.50 M&E 1996 Herbs Namibia Rainfall 0.77 S et al. 1996

24. Apoio à hipótese de produtividade (animais) Birds global (islands) NPP 0.80 W 1983 Birds global (continents) AET 0.72 H et al. 2003 Vertebrates Afrotropics NPP 0.73 B et al. 2001 Amphibians Europe AET 0.61 R et al. unpubl. Amphibians Iberia Rainfall 0.22 S&P 1977 Frogs USA Rainfall 0.53 S&P 1978 Frogs Australia Rainfall 0.53 P&S 1981 Birds Australia Rainfall 0.48 P&S 1981 Birds Australia AET/NDVI 0.71 H et al. 2005 Birds India Rainfall 0.51 P&C 1998 Birds S Africa Rainfall 0.67 v R et al. 2002 Mammals Australia Rainfall 0.54 P&S 1981 Rodents SW USA Rainfall 0.44 B 1973 Primates S America Rainfall 0.67 R&F 1995 Primates S America Rainfall 0.37 K et al. 1997 Primates Africa Rainfall 0.75 R&F 1995 Primates Madagascar Rainfall 0.70 R&F 1995 Lemurs Madagascar Rainfall 0.46 G. et al. 1997 Mammals N Neotropics Rainfall 0.48 M 1994 Mammals Chile Rainfall 0.90 M&G 1978 Snakes Australia Rainfall 0.57 P&S 1981

25. Apoio à hipótese energética (animais) Snakes USA Rainfall 0.32 S&P 1978 Turtles Australia Rainfall 0.77 P&S 1981 Turtles USA Rainfall 0.53 S&P 1978 Butterflies Afrotropics AET 0.69 H&P unpubl. Butterflies W Palearctic AET 0.79 H&P 2003 Butterflies Australia AET 0.62 H&P unpubl. Butterflies Australia Summer rainfall 0.64 D et al. 2000 Termites Africa NPP 0.39 E et al. 1994 Termites Neotropics NPP 0.41 E et al. 1994 Termites Indo-Malaya NPP 0.46 E et al. 1994 Tiger beetles India Rainfall 0.58 P&C 1998 Ants W Hemisphere NAP 0.58 K et al. 2000 Ants SW USA Rainfall 0.70 D 1977

26. Apoio à hipótese energética (animais) Reptiles Europe PET 0.71 R et al. in press Reptiles USSR Temperature 0.90 T 1963 Reptiles Iberia Hrs sunshine 0.36 S&P 1977 Lizards USA Hrs sunshine 0.67 S&P 1978 Lizards W N America July temperature 0.88 P 1967 Lizards W USA Jan temperature 0.32 S 1987 Lizards Australia Temperature 0.44 P&S 1981 Amphibians USSR Temperature 0.46 T 1963 Mammals USSR Temperature 0.89 T 1963 Birds USSR Temperature 0.89 T 1963 Amphibians N America Temperature 0.69 A et al. 2002 Vertebrates N America PET 0.92 C 1991 Mammals N America Temperature 0.57 B&F 2000 Tiger beetles N America PET 0.87 K&C 1999 Epicauta (beetles) N America PET 0.82 K&P 1999 Forest Lepidoptera Canada PET 0.69 K et al. 1998 Birds Norway May temperature 0.78 H 1987 Birds (summer) G Britain Summer temperature 0.34 L et al. 2000 Birds (winter) G Britain Summer temperature 0.59 L et al. 2000 Dung beetles France Temperature 0.36 L et al. 2002 Passerine birds Argentina Temperature 0.57 R&R 1975 Herb. mammals Boreal Nearctic Forest fragmentation 0.45 D et al. 1996 Herb. Mammals Boreal Palearctic % of area forested 0.79 D et al. 1996

27. animais

28.  Journal of Biogeography 36: 132-147, 2009

32. Crescimento de árvores Distribuição de abundâncias Diversidade beta Gradientes de Diversidade MTE Etc… Tamanho do corpo

33. Crescimento de árvores Distribuição de abundâncias Diversidade beta MTE Gradientes de Diversidade Etc… Tamanho do corpo

34. HETEROGENEIDADE DE HABITATS CLIMA ANTIGUIDADE INTERAÇÕES BIÓTICAS Gradientes de Diversidade TAXAS DE DIVERSIFICAÇÃO ÁREA

36. O modelo de Allen et al. (2002) 1) Regra de Equivalência Energetica (EER) e abundância - Fluxo energético na população (BT) = cM (onde M é a massa das spp) • No nivel individual (organismo), a taxa metabólica (B) é dada por B = cM3/4 e –E/kT, Onde e –E/kT é o fator de Boltzmann, que descreve a dependência entre a taxa metabolica e a temperatura, sendo E a “energia de ativação” (0.78 eV, ou 1.25 * 10-19) e k é a constante de Boltzmann (8.62 * 10-5 eV K-1), sendo a temperatura expressa em Kelvin (graus Celsius + 273.15) -O fluxo total na população, BT, para os i-individuos, seria então dado por BT = NiBi = cNi cMi3/4 e –E/kT Ou Ln (NiMi3/4) = (E/1000k)(1000/T) + C , sendo C = ln(BT/c)

37. Ln (NiMi3/4) = (E/1000k)(1000/T) + C , • Prediçoes: • Para ectotermos, a relação entre abundância (corrigida pela massa) e temperatura deve uma função linear de 1000/T; • Essa relação deve ter um coeficiente angular de E/1000k, ou seja, -9; • Para endotermos, essa abundância deve ser independente da temperature

38. Prediçoes: • Para ectotermos, a relação entre abundância (corrigida pela massa) e temperatura deve uma função linear de 1000/T; • Essa relação deve ter um coeficiente angular de E/1000k, ou seja, -9; • Para endotermos, essa abundância deve ser independente da temperatura

39. Expandindo o modelo anterior para diversidade (riqueza), tem-se que: • -A abundância média (Nm) de uma comunidade local com Jindividuos e S espécies é dada por • Nm = J/AS, onde A é a área da comunidade. A taxa metabólica (Bm) média em uma comunidade de ectotermos seria então • Bm = cMm3/4 e –E/kT • Sendo Mm a média das massas das espécies. O BT médio (BTm) seria dado • BTM = Nm*Bm = (J/AS) cMm3/4 e –E/kT • E, reescrevendo-se, chega-se a : • Ln(S) = -(E/1000k)(1000/T) + C • Onde C é igual a (Bm/BTM)(J/A), de modo que há dois pressupostos: • J/A é independente da temperatura • Média do tamanho (Mm3/4) é independente da temperatura

40. Ln (S) -E/1000k = -9 1000/T

42. Testando o modelo de Allen et al. 2002 Ln (S) -E/1000k = -9 1000/T

43. Testando o modelo de Allen et al. 2002 1) Dados de riqueza • Contexto macroecológico (range overlap)?; • Dados de comunidades locais (mais dados de abundância...)? 2) Temperatura - Conversão em Kelvin (C + 273.15) - Eixo X dado por 1000/T b = -9 (Allen et al. 2002) - Eixo X dado por 1/kT b = 0.6 - 0.7 (Brown et al. 2004) (Energia de ativação assumida era de 0.78 eV, passou a 0.65eV)

44. Energia de ativação, E, era de 0.78 eV, passou a 0.65eV Ln (S) -E = -0.65 1/kT

46. Problemas...

49. Data statements...