Habitat

Habitat ecologico

1. Prof. Dr. Harold Gordon Fowler
[email protected]

2. Habitat
O lugar onde uma espécie vive

3. 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
O que é um habitat?

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. 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. 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. 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. 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. Hábitat – lugar onde o
organismo vive (“endereço”)
Nicho Ecológico – papel que o
organismo exerce no
ecossistema (“profissão”)
Habitats e Nichos

10. O Homem e seus habitats
O Homem vive no mundo
intero.

11. Isso é possível
porque o Homem é
capaz de construir
casas para condições
diferentes.

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. Também o Homem troca de roupa
para a temperatura ao redor.
Roupas brancas
refletem o calor
Peles animais atuam
como isolantes e
mantem o calor.

14. O Ecossistema do Serengeti e
Mara é um dos mais antigos da
Terra

15. 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
espécies de mamíferos grandes e
aves, e sítios pré-históricos
(Olduvai).
25,000 km
2

Gramíneas rasas
Solos ricos em nutrientes
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
O Serengeti

16. 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

O Serengeti

17. 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?
O Ambiente e o Serengeti

18. Dinâmica Espacial e Temporal de Populações
Lawton e Woodroffe 1991
39 sites
10 centrais, 15 perifericas e 14 sem visitas
Os animais ocupam todo o habitat apropriado dentro de sua
amplitude geográfica?
Avicola amphibius

19. Aumento do angulo e heterogeneidade estrutural
Aumento da % de gramíneas

Dinâmica Espacial e Temporal de Populações
Lawton e Woodroffe 1991
PCA performed
centrais
Sem visitas
55% com habitat apropriado ...
...30% não tem roedores por..
Taxas menores de
colonização
predação
Conhece sua espécie!
Os animais ocupam todo o habitat apropriado dentro de sua
amplitude geográfica?
Avicola amphibius

20. Populações de Presas
Alguns biólogos e ecólogos
consideram as presas
como parte do habitat
do animal e não como
espécies que coexistem
no mesmo habitat

Disponibilidade e
Vulnerabilidade das
Presas são fatores
chaves que determinam
a quantidade de alimento
disponível para um
predador
Tubarões predam Caretta caretta e
Chelonia mydas mas Caretta caretta é
mais vulnerável e consumida mais
freqüentemente.






Chegam a superfície para respirar
com menos freqüência mas por
períodos maiores ficando assim
mais vulneráveis

21. A heterogeneidade
do ambiente
numa escala local
revela uma
mistura de
características
Habitat

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. Reflorestamentos 80%
Florestas nativas 10%
Áreas abertas 7%
Matriz de
habitats

Outros 3%

24. Anairtes parulus
Ninhos não cobertos
Sub-bosque

Elaenia albiceps
Ninhos não cobertos
Sub-bosque e copa

Xolmis pyrope
Ninhos não cobertos
Sub-bosque e copa

Sylviothorhynchus desmursii
Ninhos não cobertos
Sub-bosque

Aphrastura spincauda
Nidifica em cavidades

Pygarrhichas albogularis
Nidifica em cavidades

Exemplo de Amostragem
120 pontos fixos de observação
(contagens de pontos de raio variável corrigidas pela detecção)

Estações: Inverno – Primavera – Verão - Inverno – Primavera -
Verão
Espécies numa Matriz de habitats de Chile

25. Padrões que influenciam os
mecanismos



Mecanismos que influenciam os padrões (espacialmente
os no espaço e no tempo)



Explicando os processos ecológicos dos padrões
Distribuições de habitat afeita os sistemas sociais, comportamento de
espaçamento, dinâmica populacional, as interações entre espécies, e
ultimamente a evolução
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
Observando o padrão é “fácil” mas a interpretação das causas e
consequências não são.

26. Mapeamento e Ordenamento
de Ocorrências e Outras
Entidades

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. Observações OCCUPIED
HABITAT
clan
clan
clan
clan
clan
quad section WDNS
WD
OH
NS
OH
FA
RA
RA
NS
BT
OH
NS

29. Problema
Quando devemos mapear um elemento
usando observações versus inferências?




Depende do conhecimento, raridade,
limitações de software, e/ou outros
fatores?

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. “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. •
Raio médio
da área vital
Habitat
apropriado
para
especialista de
mancha
Mapear a mancha intera como
ocorrência
“Sugestões do Mapeamento dos Animais”

33. •
•
•
•
• •
Mapear a mancha intera como
ocorrência
Habitat
apropriado
para
especialista de
mancha
Raio médio
da área vital
“Sugestões do Mapeamento dos Animais”

34. •
•
•
•
•
Sem dados
Habitat
apropriado
para
especialista de
mancha
Raio médio
da área vital
Sugestões do Mapeamento dos
Animais

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. Mancha
grande de
habitat
apropriado
contíguo ou
um
generalista
de habitat
•
•
•
•
•
Pastagem
Arbustos
Floresta
Capturas de animais em armadilhas:
Dentro de uma ocorrência, crie um
polígono?
Distancia de separação

37. •
•
•
•
•
Floresta
Pastagem Arbustos
Mancha
grande de
habitat
apropriado
contíguo ou
um
generalista
de habitat

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. Habitat bom: Habitat ruim:
A qualidade do habitat de Panthera
leo

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. 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. 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. 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. Extensão Inferida source feature EO representation developed with either
estimated uncertainty distance or
procedural buffer
separate IE feature generated
(optional)
IE distance
Elemento
Extensão observada
desenvolvida com a
Distancia de Incerteza
estimada ou outro
tampão
Extensão inferida
quadrada
Por outro elemento
(opcional)

45. Exemplo: Scapteriscus didactylus
Sugestões para
mapear o habitat

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. 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. 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. Escalas de Habitat
Dentro de Regiões
Entre Regiões
Continental
Local

50. Tamanho Populacional Equilibrado
Perda Anual Sustentável

Condição
Atual
K
Perda de
Habitat
K
Aumento de
Habitat
K
Tamanho de Habitat e População

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. Nicho Ecológico de
Espécies
É o conjunto de condições ecológicas com
que as populações da espécie conseguem
se manter
Precipitação
Temperatura

Modelo de nicho ecológico
É definido como um
espaço n-
dimensional:

53. 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.
Modelagem de
Distribuição

54. Geografia Ecologia

Modelagem de
Distribuição
Pontos de Ocorrência
Algoritmo
Precipitação
Temperatura

Modelo do Nicho Ecológico
Previsão da
Distribuição
Nativa

55. Modelos de Nichos
Ecológicos
Modelagem dos nichos
ecológicos e previsão da
distribuição geográfica
(Martinez-Meyer et al.
2006)
–Condições ecológicas que
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

Gymnogyps californicus

56. Exemplo da localização de lugares para
reintroduzir Gymnogyps californicus e
Gymnogyps californicus

57. distribuição geográfica real
Erros na Previsão de
Distribuição

58. Distribuição geográfica prevista
Erros na Previsão de
Distribuição

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. Distribuição geográfica real
Super-previsão
Omissão
Distribuição geográfica prevista
Erros na Previsão de
Distribuição

61. Objetivo: Minimizar ambas formas de erro
Erros na Previsão de
Distribuição

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. O padrão de habitat e
os processos ecológicos:

Os padrões são reais?

64. A pergunta crítica ?
Tem sentido biológico???
Padrão da
Paisagem

65. O Problema
Mensuração a qualquer escala
resulta em algum padrão

Existe padrão à cada escala de
resolução e extensão
Níveis de Resolução

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. Os padrões de
“paisagem"
gerados de mapas
aleatórios
livres dos processos
aparentem ser reais
Padrões “não reais"
de modelos neutros
medidos em três escalas de
resolução

68. Modelagem de paisagens
Andren, H., Oikos 71, 355-366 (1994)
Mapa artificial gerada por algoritmo aleatório

69. Os mapas aleatórias gerados dos
modelos neutros usados para extrapolar
paisagens reais são sujeitos a
transmutação
Seu uso é justificado
se
A escala (resolução e extensão) da
observação não muda o padrão
básico da paisagem

‘SE’
Simulações
Sugere
homogeneidade
em alguma
amplitude de
escalas

70. Muita pesquisa
empírica da ecologia
usa imagens de
satélite das paisagens

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)
10m
30m
100m

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. 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. 'REAL'
Implica que alguma
'PROPRIEDADE'
está associada com o padrão que
influencia, impacta,
ou
afeita
o fenômeno de interesse

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. 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. 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. Propriedades Diferentes
Pouco Luz Ambiental,
Evapotranspiração baixa
Muito Luz Ambiental
Evapotranspiração alta

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. 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. 1. Qualquer mancha excede o tamanho mínimo da
população viável

2. Existe uma mancha chave e a rede total é
suficientemente grande


3. Não há uma mancha chave mas o tamanho da
rede total é muito grande
Uma rede de habitat é
sustentável se:
PMV
MC
Fragmentação
alta
Fragmentação
baixa

82. Probabilidade de
ocorrência

83. 0.94
0.22
Probabilidade de
ocorrência

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. Escala dos Dados para
Análise
Compatibilizar a escala dos dados de
ocorrência com os dados ambientais
Coleções
Biológicas
10 a 1.000 km
Dados ambientais 1 a 100 km
Coletas com GPS ~100 m
Base do Biota ~100 m

86. Recomendações
Uso de limiares de habitat
mínimo

validez melhorada de avaliações
de precisão

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