[1] O documento discute os conceitos de escala e escalamento na ecologia de populações.
[2] A escala é importante porque os padrões e processos ecológicos dependem da escala observada, e observações em diferentes escalas podem não ser consistentes.
[3] A escolha apropriada da escala espacial e temporal é fundamental para o estudo de sistemas ecológicos, que se organizam hierarquicamente em vários níveis.
2. Escala
•O que é escala?
•Por que a escala é importante?
•Quais são as escalas apropriados de usar?
•Escalamento:
Acima: De abaixo para acima
Embaixo: de acima para abaixo
•Umas regras de escala
•Como estudar uma estrutura escalar?
Uso comum de ‘escala’
Ecologia de Populações - Escala
3. Problemas de Escala
Qual é a relevância de escala?
As observações tem consistência em escalas diferentes?
Exemplos: conceitos de sucessão de Clements e Gleason*
*fde Allen eHoekstra. 1992. Toward a Unified Ecology. Columbia press. (chapter 4: The community criterion)
Ecologia de Populações - Escala
3
4. Escala
•O
problema de escala é considerado como um
problema central da ecologia.
• Não existe uma escala correta para estudar algo e
os resultados do estudo dependem da escala usada.
• Uma mudança linear de escala não implica uma
mudança linear do valor mensurado. Os padrões
dependentes de escala podem ser complexos e não
lineares.
• Como pode selecionar a escala(s) apropriada(s)
para um estudo?
Ecologia de Populações - Escala
29
4
5. Escala
A heterogeneidade é uma característica
fundamental da natureza, e está
presente na maioria dos variáveis
naturais. A heterogeneidade aparece a
qualquer escala.
Os sistemas ecológicos se organizam
hierarquicamente em várias escalas
espaciais e temporais.
6. Escala e Dados Ecológicos
Pattern and Process in the Plant Community
AS Watt, The Journal of Ecology, 1947
- GoogleScholar, 534 citações
The Problem of Pattern and Scale in
Ecology SA Levin, Ecology, 1992
GoogleScholar, 1377 citações
7. Por que a escala é importante?
A natureza e paisagens têm organização hierárquica.
Todos os atributos são dependentes de escala;
Nossa capacidade de desenvolver teorias das relações
entre padrão e processos é dependente do entendimento
de escalas de descrição e escalas nas quais as relações
ocorrem naturalmente;
A ligação errada entre escala do padrão e escala do
processo limita a previsibilidade dos estados ecológicos
futuros, o qual inibe o desenvolvimento de planos reais de
manejo, uma razão puramente aplicada;
Existem razões estatísticas e de amostragem (como
amostrar a uma escala que permite replicas
independentes);
Ecologia de Populações - Escala
7
8. O Conceito de Escala
Se
a previsão entre escalas e níveis
hierárquicas é a chave para entender
a complexidade ecológica
Por que escala importa?
Ecologia de Populações - Escala
8
9. A Escala Cósmica Temporal
O Calendário
Cósmico de Carl
Sagan (Dragons
of Eden, 1977)
Cada mês é
aproximadamente
igual a 1 bilhão de
anos
10. Unidades Temporais e de Rochas
Unidades temporais
(períodos de tempo)
Eona
Era
Período
Época
Idade
Unidades das rochas
(sequencia das
rochas)
Eonotema
Eratema
Sistema
Serie
Estágio
11. A Escala Temporal da
Vida
Longevidade
10log a
Terra
Volume
3
10log m
Vida da Terra
baleia
baleia
bactéria
ATP
bactéria
Molécula de água
Ecologia de Populações - Escala
11
12. A variabilidade natural do
sistema Terra - Atmosfera
•
A variabilidade natural pode ser classificada pelo tipo
de força ativa (interna ou externa ao sistema climático)
e se é periódico ou cíclico ou de episódios.
Modas da Variabilidade Natural que conhecemos:
escala
forma forças
Sazonal
90 dias
cíclica externa
El niño ciclo interno
3-5 anos cíclica interna
Oscilação do Atlântico Norte
décadas
cíclica interna??
Vulcanismo
nenhuma episódios externa
Idades de gelo
40,000 anos cíclica interna
Décadas do Pacifico
20-50 anos cíclica ????
Ecologia de Populações - Escala
12
13. Continuo Geográfico – Escalas de Processos Ecológicos
Whales
Escalas temporais
e espaciais
Ecologia de Populações - Escala
13
14. Continuo Geográfico –
Escalas de Processos Ecológicos
Whales
Clorofila
superficial
Ecologia de Populações - Escala
14
15. Adaptação
Escalas de Tempo, mecanismos, e
flexibilidade
Regulação
Fisiológico/comportamento
<< 1 geração
Reversível
Aclimação
Fisiológico/comportamento
<1 geração
Reversível
Desenvolvimento Desenvolvimento/comportamento ~1 geração
Não Reversível
Evolutivo
Reversível
Genético/ecológico
>1 geração
Ecologia de Populações - Escala
15
19. A escala importa devido a
possibilidade da transmutação
Os padrões diferentes ‘qualitativamente’
Aparecem a níveis hierárquicos
e escalas diferentes
O’Neill, R. V. 1979
Isso é o problema, ou por que não se
preocupar de escalamento?
Ecologia de Populações - Escala
19
20. Oceanos mundiais
Geografia do Ecossistema
Bacias oceânicas
Nível mínimo de manejo
Águas
Internacionais
LMEs
EEZs
Águas
Territoriais
Costas
Mares
internas
Bacias
Baias e
Estuários
Governo RMO IMOs
Federal RSO ISOs
Governo
Ecologia de Populações - Escala
ONGs Academia
20
21. Vulnerabilidade e a
Emergência da Complexidade
Escalas temporais e espaciais expandidas
para lidar com “a sociedade atual e as
relações Homem – ambiente que
acontecem antes dos desastres” (Hewitt
1983)
A natureza e a sociedade interagem
produzindo a vulnerabilidade,
requerendo ….
Uma forma mais complexa para lidar com
desastres e as relações Homem Natureza.
Ecologia de Populações - Escala
21
22. A variação de escala pode ter efeitos
distintos em espécies distintas
(imagem do manual de Fragstats )
Ecologia de Populações - Escala
23. O padrão de distribuição espacial é ‘sensível a escala’
A escala continental as
Aves são agregadas em
regiões, biomas e
habitats
Dentro dos habitats, Dentro das
manchas, os
agregam em
Territórios
manchas com
são
mais retorno
uniformes
Dentro dos territórios,
os comportamentos
são ‘agregados’
nos micro-habitats
Em geral,
se examina a uma escala suficiente grande, as coisas se agregam
Mas se examina a uma escala suficiente pequena se aproximam uniforme.
Ecologia de Populações - Escala
23
26. Como definamos distintas
escalas?
Processos distintos
Taxas de processos
Os distintos níveis se baseiam na variação das taxas dos
processos: menores nos níveis superiores do que nos níveis
inferiores.
Os processos que determinam um mesmo fenômeno a
distintas escalas podem ser diferentes.
27. As escalas necessárias na ecologia
de populações:
Escala Temporal: (a) longevidade/duração; (b) o
período/ciclo; e (c) escala do comprimento de
correlação/ integral;
Escala Espacial: (a) extensão espacial; (b)
período espacial; e (c) escala do comprimento
de correlação/ integral;
Escala do "Organismo“: (a) tamanho
corporal/massa; (b) taxa de crescimento
específico a espécie; (c) taxa de extinção; (d)
a longevidade; (e) a área vital; (f) nicho, e
outros.
28. Escala Espacial e seus
componentes
O grão e extensão precisam ser definidos
por a espécie pesquisada. Se isso não
acontece os padrões não terão
significância biológica e pode resultar
em conclusões erradas.
Fina
Escala
Zona de
heterogeneidade
funcional
Grão
Zona de
heterogeneidade
funcional
Extensão
Extensão medida
Extensão
Grão
Grão medido
Grossa
29. Respostas dos organismos a
heterogeneidade ambiental
Sensibilidade
Grão grosso
Percebem a heterogeneidade
Grão fino
não percebem a heterogeneidade
A uma escala particular
30. Os padrões de “escala grande” de
distribuição:
A variação da abundancia de uma espécie
dentro da sua amplitude geográfica.
Causada pela variação de qualidade de habitat
31. Importância de escala nos
padrões de distribuição
A uma escala o padrão poderia ser
aleatório, e a outra escala poderia ser
uniforme
32. Definição:
A escala é o domínio espacial e temporal de
um objeto ou processo. Em geral, as escalas
dos padrões ou estruturas observados e as
escalas dos processos que os cria ou mantém
são correlacionadas positivamente, mas
sempre isso não acontece. A escala se
caracteriza por grau (resolução) e extensão:
·Grão: unidade menor de medida
· Extensão: Área total (ou duração do tempo)
do estudo do fenômeno
Ecologia de Populações - Escala
32
33. Grão Ambienal
Grão:
Textura dos elementos que compõem uma
paisagem
Depende do tamanho das manchas que são
reconhecíveis.
Uma paisagem de grão fino é formado por
manchas pequenas
Uma paisagem de grão grosso é formado por
manchas grandes
35. Escala e Grão
A resolução deve ser
somente uma função da
tecnologia e
independente do
contexto do estudo?
Quanta fina é suficiente –
ou mais resolução pode
nos causar errar?
Versus
Ecologia de Populações - Escala
35
36. Grão e extensão
estabelecem a escala e limitam qual entes e
ciclos podem ser observados. Se não
observamos algo pode ser devido a
mensuração não apropriada (grão e extensão
escolhidos erradamente). Precisamos
estabelecer os limites do processo ou
estrutura.
Ecologia de Populações - Escala
36
37. Grão e Extensão de uma espécie
Grão: menor escala da
percepção da heterogeneidade
Extensão: Maior escala da
percepção da heterogeneidade
38. Sensibilidade a mancha: Grão e extensão de uma
espécie
Espécie A
Espécie B
Extensão
Para essas manchas
a espécie A
demonstra um grão
grosso
Extensão
Grão
Para essa mancha a espécie A
Grão
é de grão fino
O grão e a extensão de uma espécie dependem do
tamanho e a dispersão
39. Aspectos de Escala
Como escala é relevante?
As observações em varias escalas são consistentes?
*de Allen e Hoekstra. 1992. Toward a Unified Ecology. Columbia press. (chapter 4: The community criterion)
Ecologia de Populações - Escala
39
40. Grão e Extensão
Escala Espacial
Escala Temporal
grão
grau
extensão
extensão
• Na
ecologia a escala
é medida em termos
de grau e extensão.
30
Ecologia de Populações - Escala
40
41. Grão de uma área de estudo:
• Medidas
tomadas em proximidade espacial ou
temporal (grão pequeno) tendem ser mais
correlacionadas entre elas do que com medidas
tomadas distintamente (não independentes).
AUTOCORRELAÇÃO
Ecologia de Populações - Escala
41
42. Extensão de uma área de estudo
Escolha uma extensão baseada na amplitude de
variação esperada (de opiniões de expertos, revisão
bibliográfica, e/ou amostragem preliminar), logística
do projeto (como acesso, custo) e metas de manejo.
extensão
Pequena demais
tempo
Ecologia de Populações - Escala
42
43. O que é ‘Escala’?
A escala espacial inclua duas
características:
resolução e extensão
Temporalmente, chamamos essas
características a resolução e o
horizonte temporal
Confusão com o termo ‘Grão’
Ecologia de Populações - Escala
43
44. Dois componentes de escala espacial
Aumento do tamanho do grão (resolução)
Aumento de extensão
Ecologia de Populações - Escala
44
47. Escala e Ecologia
Unidade é o ‘indivíduo’
O tomador de decisão é o proprietário do
lote, não os lotes
48. Escala e Ecologia
Resolução espacial
Escopo espacial
Resolução temporal
– MODIS: 1-2 vezes por dia
– Landsat ~ a cada 16 dias
Resolução ‘Característica’
– Resolução espectral (hiper versus multiespectro)
– Precisão de elevação
49. Ambigüidade do uso do
termo “Grão”
1) MacArthur e Levins (1964) : tamanho de
grão = a maneira como os animais usam
uma área.
1) Grão fino = generalistas
2) Grão grosso = especialistas
3) Ou o tamanho da unidade de recurso
2) Wiens (1989) tamanho da unidade de
observação do indivíduo
3) Forman e Gordon (1986) tamanho do
elemento da paisagem
Ecologia de Populações - Escala
49
50. Cuidado com a Escala
Nessa disciplina:
Grão -o tamanho das manchas de habitat
do animal relativo a movimentação do
animal, ou capacidade de se locomover
a distancias relativamente grandes
Ecologia de Populações - Escala
50
51. Cuidado com a Escala
Grão Grosso - se a capacidade de
dispersão do organismo é baixa
relativa ao tamanho das manchas de
habitat
Grão Fino - se a movimentação do
organismo é alta relativa ao tamanho
das manchas de habitat
Os organismos podem ocorrer em várias
manchas!
Ecologia de Populações - Escala
51
52. Resumo dos usos do termo
‘grão’
1) Escala de heterogeneidade da
paisagem (Forman e Gordon)
2) Escala de estudo da paisagem ou
população (Wiens)
3) Escala de discriminação de e uso de
recursos dentro de uma paisagem
(MacArthur e Levins)
4) Escala da dispersão entre manchas
apropriadas (disciplina)
Ecologia de Populações - Escala
52
53. Escala, Ecologia e Dados
Pontos de vista do chão e de sensoriamento remoto
Mundo Real
Amostras de chão
Sensoriamento
Remoto
54. TERMINOLOGIA DE
ESCALAS
“É importante para que os ecólogos
não sejam ambíguos no uso de termos
relacionados a escala”
Turner et al. 2001. Landscape ecology in theory and practice.
Island Press. Pg 27.
Não confunda ‘escala’ com ‘nível de organização’.
Ecologia de Populações - Escala
54
56. Poucas escalas empuxam as funções
ecológicas, e por isso, devemos escolher as escalas
apropriadas (Holling 1991)
Exemplo de regimes de perturbação de escalas
diferentes
· A regime natural de perturbação =- o padrão de
larga duração da freqüência, intensidade, extensão
espacial, e heterogeneidade interna das perturbações
· Uma floresta boreal apresenta uma perturbação
grande, intensa e iniciada pela germinação que resulta
num padrão de grão grosso de floresta da mesma faixa
etária mas
· As florestas temperadas úmidas têm perturbações
menores e menos intensas que matam as árvores em
manchas de uma a poucas árvores, o que resulta num
mosaico de manchas de grão mais fino de mosaicos de
56
manchas de idades não iguais - Escala
Ecologia de Populações
57. Intervalo da Perturbação / Intervalo de Recuperação
Impacto da perturbação depende de:
Tamanho e Freqüência
Equilíbrio ou
estado estável
Estável, pouca
variância
Estável,
Variância
muito
Elevada l
Estável,
Variância
elevada
Estável,
pouca
variância
Não estável,
Mal função ou
Colapso
Extensão da Perturbação / extensão de Paisagem
57
58. A análise em escalas múltiplas é
necessária
(Levin 1992)
A importância relativa dos parâmetros que controlam os
processos ecológicos varia com a escala, como localmente o
começo de incêndios depende da posição topográfica, cargas
de combustíveis, mas em escalas espaciais grandes,
frequência e extensão dos incêndios são determinadas por
clima e tempo a períodos temporais maiores
Ecologia de Populações - Escala
58
59. A análise em escalas múltiplas é
necessária
(Levin 1992)
Os efeitos cumulativos do nível do manejo de talhão (grau
mais fino) se expressem ao nível da paisagem. A retirada de
poucas árvores remove uma quantidade trivial de habitat
para espécies de sucessão avançada, mas cumulativamente,
essa população pode ser colocado em risco pela
fragmentação da várzea
·
Ecologia de Populações - Escala
59
60. A análise em escalas múltiplas é
necessária
(Levin 1992)
·Algumas atividades de escala local podem ter impactos a
escalas grandes. Como os efeitos a jusante de
deslizamentos pequenos a montante.
·A paisagem pode exibir limiares críticos nos quais os
processos ecológicos demonstram mudanças qualitativas.
Como a disseminação de perturbação controlada por
frequência quando a área do habitat está sob o liminar mas
pela intensidade quando está superior ao limiar
Ecologia de Populações - Escala
60
61. Estágios múltiplos de vida ou escalas de
estrutura podem ser precisas para uma espécie
Os processos de escalas pequenas podem
interagir para criar controles de embaixo para
acima dos processos e padrões do paisagem.
Como por exemplo os fatores edáficos locais de
escala fina que resultam na distribuição de tipos
de florestas mas ao nível grosso as clareiras
estão associadas com perturbações do matriz
(Pastor e Broschart 1990).
·
Ecologia de Populações - Escala
61
62. · Os
processos de escala grande podem
exercer um controle de acima para embaixo
criando o contexto para a dinâmica a escalas
mais finas, como por exemplo, os eventos
extremos e não freqüentes que podem
influenciar a distribuição e composição da flora
e fauna
Ecologia de Populações - Escala
62
63. ·
A escala do estudo afeita as conclusões sobre
padrões e processos.
Por isso, é necessário estudar os fenômenos
ecológicos nas escalas inerentes (ou escalas
múltiplas) de sua ocorrência
Ecologia de Populações - Escala
63
64. Os controles principais dos processos dos
ecossistemas dependem da escala temporal
Extinção
Glaciação
Migração
Perturbação florestal
El Niño
Ciclo anual
Frente de Tempo
Ciclo diurno
Fechamento de estomas
Tempo de retorno (anos) (escala logarítmica)
Ecologia de Populações - Escala
64
65. Os controles dominantes sobre os processos dos
ecossistemas mudam com escala temporal e espacial
1. Os processos rápidos de escala pequena proporcionam
mecanismos de processos de escalas maiores
2. Os processos lentos de escala grande são “constantes”
que proporcionam contexto para processos menores mais rápidos
Circulação
termohalina
Migração
Tempo (anos)
Sucessão
Substituição
de árvores
Herbivoria
Alocação
Entrada de
recursos
Troca
metabólica
Ecologia de Populações - Escala
Comprimento (m2)
65
66. – Faz pouca
diferencia na
relação
tamanho e
tempo
Tempo de recuperação (anos)
(logarítmico)
Se a perturbação
é natural ou
causada pelo
Homem
104
Desastres naturais
Desastres causados pelo Homem
Desastres naturais ou
Causados pelo Homem
1,000
Meteoro
Exploração de
aqüíferos
Poluição
industrial
Salinação
Urbanização
100
Agricultura
moderna
Incêndio
florestal
Enchente
Bomba
Nuclear
Vulcão
Chuva
ácida
Tsunami
Derrame de
petróleo
Deslize de
terra
10
Quede de
árvores
Relâmpago
1
10
3
10
2
10
1
1
10
100
104
1,000
Escala espacial (km2)
(logarítmica)
Ecologia de Populações - Escala
66
67. Escalamento Ascendente
Começa com a mensuração de indivíduos ou entes e
adiciona restrições apropriadas para explicar os
fenômenos resultantes em níveis superiores.
O objetivo é usar informação disponível em escalas
mais finas para prever processos em escalas
maiores.
A técnica ascendente é necessário devido ao
conjunto de escalas múltiplas e um entendimento do
mecanismo causando fenômenos em escalas maiores.
Precisamos aprender como agregar e simplificar,
conservando a informação essencial sem ficar
bloqueado por detalhes de Populações - Escala
não necessários.
Ecologia
67
68. Escalamento
Ascendente
Exemplos:
· Modelo de dinâmica de talhões (Urban et al.) ou de
sucessão inicial
A riqueza e diversidade de espécies numa paisagem
· Previsão do sequestro de carbono em escala global
· Previsão da população de colhereiros numa região
Ecologia de Populações - Escala
68
69. Escalamento Descendente
Usa o conceito de restrições para prever fenômenos em
escalas mais finas. O objetivo é identificar as
restrições que são importantes em cada nível.
Exemplos:
· Tipos ecológicas das terras em São Paulo
· Mudança climática global: GCM Þ modelo Regionalizado
Þ Condição Local do tempo e micro-clima da floresta
· Vegetação mundial
· Dinâmica da paisagem
· Livros em bibliotecas e sub-diretorios do computador
Ecologia de Populações - Escala
69
70. Umas Regras de
Escalamento
Entre escalas, podemos aprender como a informação se
translada. Precisamos determinar qual informação é
preservada e perdida ao mover de uma escala a outra.
·
· As previsões baseadas em qualquer das duas técnicas
precisam uma identificação clara dos parâmetros
(variáveis independentes) em escalas diferentes.
Isso se deve a fato de que qualquer processo
importante a uma escala frequentemente não é
importante (ou previsível) a outras escalas, e
informações diferentes se perdem quando os dados
espaciais são consideradas a uma escala grossa de
Ecologia de Populações - Escala
resolução.
70
71. Identificação de um arranjo de
escalas nas quais o processo pode ser
detectado.
A chave é o estudo dos fenômenos ecológicos entre
escalas em vez de escolher a escala "correta."
Por isso, nosso esforço é para detectar padrões que
ocorrem em escalas múltiplas.
Ecologia de Populações - Escala
71
72.
Umas Regas de Escalamento
Escalas de Perturbação
Ecologia de Populações - Escala
72
73. Como estudar um estrutura escalar?
Folha visto de longe
Métodos
quantitativos como
a geoestatística,
análise de ondas,
análise espectral,
análise fractal, e
simulações de
computador
explore ou
identifique as
escalas de padrão
(e processos).
Folha visto de microscópio
Ecologia de Populações - Escala
73
74. Dimensões de Escala
Fenômeno
Espaço
(Escala de processo ou padrão)
Escala de observação)
Escala de Experimento
Componentes de Escala
fenômeno
Tipos de Escala Escala extrínseca
Tempo
Escala Observada
ou Inferida do
Nível de
Organização
Tempo
Espaço
Eventos de Organização
Escala de análise ou modelagem
Escala de política (Escala de diretrizes)
Grão = Resolução
Apoio
Mapeamento mínimo
Extensão = Área ou tempo de estudo
Escala geográfica
Cobertura = Densidade das amostras
Espaçamento = Intervalo da amostra
Tamanho de Grão = 1 pixel
Distancia de retorno
Extensão = 36 pixels
Escala cartográfica – da mapa
Cobertura
Ecologia de Populações - Escala 9/36 = 25%
Espaçamento: variável
74
Wu & Li 2005
77. Medidas podem resultar
em Resoluções e Extensões
Diferentes a Escalas
Diferentes
Ecologia de Populações - Escala
77
78. Isso ocorre na extrapolação
?
Inferência além da
amplitude de valores
conhecidos
“EXTRAPOLAMOS QUANDO TRANSFEREMOS
INFORMAÇÃO DE UMA ESCALA A OUTRA
ESCALA, OU DE TAMANHO DE GRÃO OU DE
EXTENSÃO, OU DE UM SISTEMA (OU
CONJUNTOS DE DADOS) A OUTRO SISTEMA
DA MESMA ESCALA”
Ecologia de Populações - Escala
Turner et al. 2001, p.31 78
79. Ocorre ao fazer uma interpolação?
“a inserção de termos intermediados
numa serie”
Log 6480 = 3.8116
Log 6490 = 3.8192
Encontra o Logaritmo de 6484
Ecologia de Populações - Escala
79
80. INTERPOLAÇÃO
Log 6480 = 3.8116
Log 6490 = 3.8192
Encontra o Logaritmo de 6484
Diferencia entre o logaritmo de 6480 e 6484
= 4 Diferencia entre os logaritmos de 6480 e
6490 = 10
Diferencia entre as mantissa = .0076
Por isso
4/10 X .0076 = .0003 de aumento
3.8116 + .0003 = 3.8146 = Logaritmo 6484
Ecologia de Populações - Escala
80
81. MANTISSA
A interpolação é somente uma
razão porque a dinâmica é
linear
?
?
?
?
?
?
?
LOG
Ecologia de Populações - Escala
81
82. A extrapolação é usada para transformar informação:
De uma escala a outra escala (ou tamanho de grão ou
extensão) ou
De um sistema ou conjunto de dados a outro sistema da
mesma escala
A extrapolação é fácil somente se as relações são
lineares
A extrapolação causa problemas reais quando as
relações não são lineares e os limiares críticos
resultam em mudanças abruptas de alguma
qualidade
Ecologia de Populações - Escala
82
83. Transformação de uma escala a
outra escala
Especialistas de matas fechadas?
ESCALA DE
HABITAT
antas e formigas
De correição ocuparam
Todos os tipos de
Mata com copas
Maiores de 4 m
ESCALA DE FLORESTA
Antas dentro da floresta
Não selecionaram
As
for
As áreas de floresta a base
De altura, cobertura, ou
ESCALA DE ÁREA VITAL
As áreas vitais ocupadas
Sempre incluam
Mais floresta fechada
Do que a disponibilidade sugere. O mosaico de
Florestas selecionadas contém
Áreas cortadas menores de sua disponibilidade
[proportional
competição
ESCALA DA PAISAGEM
Paisagem com mais de 20 a 30%
Da mata cortada
Não foram ocupadas
Ecologia de Populações - Escala
83
84. Transformação dentro de
um conjunto de dados
O’Neill 1979, King, Johnson, and O’Neill 1991, Bissonette 1997
Ecologia de Populações - Escala
84
85. Quando ocorre mudanças
qualitativas desse tipo, é
conhecido como uma
transmutação
Apresenta um dos problemas
centrais da ecologia
As mudanças qualitativas entre
escalas
Ecologia de Populações - Escala
85
86. ESCALA
Refere a dimensão espacial ou temporal de um
objeto ou um processo. Escala tem dois
componentes:
a) espacial: resolução e extensão
b) temporal: resolução e horizonte temporal
NÍVEL Ou ORGANIZAÇÃO
Usado para identificar o local ou nível dentro de
uma hierarquia biótica
Ecologia de Populações - Escala
86
87. A escala se
caracteriza pela
resolução e
extensão
Grão = a
resolução mais
fina (tamanho de
célula). Quais são
as implicações?
Extensão = o
tamanho da área
de estudo.
Turner et al. 2001. Landscape ecology in theory and practice. Springer, N.Y.
(Fig.2.2)
Ecologia de Populações - Escala
87
88. ‘Regras’ para
definir
manchas de
mapas de
raster
a. Vizinho mais próximo
a
b
c
b. Segundo vizinho mais
próximo
c. Terceiro vizinho mais
próximo
Gardner, R. H. and S. Walters.2002. Chapter 9, S.Gergel &
Ecologia de Populações - Escala landscape ecology. Springer, N.Y. 88
M.Turner, eds. Learning
89. Uma fonte de confusão: escala para
geógrafos e ecólogos
Geógrafos
Ecólogos
definam escalas grandes e pequenas de forma diferente
Escala cartográfica: O grau da redução espacial que indica o
comprimento usado para representar uma escala maior de medição
Na Geografia, a escala cartográfica é expressada como a fração
representativa (FR) de distancia do mapa a distancia superficial
ESCALA GRANDE = RESOLUÇÃO MUITA FINA
(1:500 = mapa grande de extensão espacial pequena)
Versus escala pequena = resolução grossa
Os ecólogos entendem o oposto!
Escala Fina = áreas pequenas com mais resolução e detalhe
Escala ampla = áreas grandes com menos resolução e detalhe
Ecologia de Populações - Escala
89
90. Diferencias entre escalas
Absolutas e Relativas
1.
ESCALA ABSOLUTA: distancia, tempo ou área
atual
2. ESCALA RELATIVA: distancias, tempos ou
áreas relativas
Por exemplo,
Numa escala relativa, dois pontos superficiais
que ficam próximos em linha reta podem ser
separadas por obstáculos geográficos de forma
que o animal usa mais energia indo de ponto A a
ponto B do que ir diretamente de ponto A a
ponto B Qual cenário possua uma distancia
relativa maior para uma anta?
Ecologia de Populações - Escala
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91. Qual tem uma distancia relativa maior?
PONTO
‘A’
PONTO
‘B’
Ecologia de Populações - Escala
91
92. Medição de Escalas
p Escala frequência s máximas
f
fS ( f )df
0
S ( f )df
0
f Escala 1
2f
w Escala mesmo que a escala f mas usa
comprimento da onda 1/f em vez de frequência
From Denney, M.W. et al. 2004. Quantifying scale in ecology: Lessons from a
wave-swept shore. Ecological Monographs 74: 513-532
Ecologia de Populações - Escala
92
94. São concordantes as medidas de escala?
A escala espacial
geralmente aumenta
com a extensão
As escalas não sempre são
concordantes
Será que existe “A
Escala” para vários
fatores ecológicos?
De outra forma, estamos
medindo as coisas
certas?
Ecologia de Populações - Escala
94
95. “Escalamento horizontal ou vertical”
Relacionando escalas:
Relacione a escala de um caramujo a escala da
variação da força de uma onda – o que
podemos aprender?
Ecologia de Populações - Escala
95
96. “Escalamento Ascendente ou
Escalamento Horizontal”
Relacionando escalas:
Relaciona a escala de um caramujo a escala da
força da variação de onda – o que podemos
aprender?
Ecologia de Populações - Escala
96
97. Autoc-orrelaçao Temporal
Análise de Series Temporais
Gráficos de ACF
Auto-correlação:
•A
1.0
P ≥ 0.05
Moran’s I
auto-correlação é uma
forma de pseudoreplicação e leva pensar
que tem mais amostras
independentes que
realmente existem (os
graus de liberdades são
reduzidos)
A auto-correlação superestimará a significância
estatística do resultado
(valor da P) ou produzirá
um resultado errado.
0.0
-1.0
Ecologia de Populações - Escala
Distancia de retorno
Auto-correlaçao Espacial
Estatística Espacial
I de Moran
97
98. Espaçamento de Amostras:
TOTAL
1.0
1.0
P ≥ 0.05
0.0
0.0
10
50
90
130
-.5
ACF
Moran’s I
.5
Confidenc e Limits
-1.0
C fficient
oe
1
3
2
-1.0
Distancia de retorno (m)
5
4
Lag Number
7
6
9
8
11
10
13
12
15
14
16
Time Interval (month)
Tran rms: differen (1)
sfo
ce
Distancia de Retorno
(Espaço) = 50m
Tempo de retorno
(Tempo) = 1mês
34
Ecologia de Populações - Escala
98
99. Reduzindo a Auto-correlação (ou
quando ignora a auto-correlação):
Separe o agrega as amostras no
espaço ou no tempo pela distância
do tempo de resposta onde a
auto-correlação vira zero.
≥1mês
≥50m
Quando não
precisa
preocupar de
autocorrelação?
Se a análise demonstra uma
relação MUITO forte ( P<0.01)
então a perda de alguns graus
de liberdade provavelmente não
mudará suas conclusões. Nesse
caso, a autocorrelação não terá
35
muito importância.
?Ecologia de Populações - Escala
99
100. Escala e Ecologia
A escala regional e do paisagem é o novo
desafio.
As mudanças novas podem ser os próximos
desafios.
Precisamos
• Ecologia espacial
• Ecologia de escala grande
• Ecologia mecanicamente robusta
Ecologia
Sensoriamento
Remoto
Complexidade
101. Escala e Ecologia
=
Ecologia espacial
Ecologia de escala grande
Ecologia mecanicamente robusta
Por meio do
Estudo empírico dos dados
102. O que aprendemos?
Um entendimento de
Escala é fundamental
Ecologia de Populações - Escala
Muitas relações e
hipóteses nulas podem
ser levantadas e
testadas com olho na
escala
102