Habitat ecologico

1. Prof. Dr. Harold Gordon Fowler
popecologia@hotmail.com

2. Habitat
O lugar onde uma espécie vive

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

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.
Peles animais atuam
Roupas brancas como isolantes e
refletem o calor mantem o calor.

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

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

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. Matriz de
habitats
Reflorestamentos 80%
Áreas abertas 7%
Florestas nativas 10%
Outros 3%

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

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

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

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

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 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. Mancha •
grande de Pastagem Arbustos
habitat •
apropriado Floresta
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. A qualidade do habitat de Panthera
leo
Habitat bom: Habitat ruim:

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
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. 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
Continental
Entre Regiões
Dentro de Regiões
Local

50. Tamanho de Habitat e População
Aumento de
Perda Anual Sustentável
Habitat
Condição
Atual
Perda de
Habitat
K K K
Tamanho Populacional Equilibrado

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

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. Modelagem de
Distribuição
Ecologia
Modelo do Nicho Ecológico
Temperatura
Precipitação
Algoritmo
Geografia
Pontos de Ocorrência 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 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. Exemplo da localização de lugares para
reintroduzir Gymnogyps californicus e
Gymnogyps californicus

57. Erros na Previsão de
Distribuição
distribuição geográfica real

58. Erros na Previsão de
Distribuição
Distribuição geográfica prevista

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

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

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
Padrão da
Paisagem
?
Tem sentido biológico???

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

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. 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)
30m
10m
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. 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. Probabilidade de
ocorrência

83. Probabilidade de
ocorrência
0.94
0.22

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 10 a 1.000 km
Biológicas
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