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Ecologia de Populações
Amostragem e Avaliação
      de Habitat



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


               Ecologia de Populações
Avaliação ao Nível da
           Paisagem
Modelos de índices de aptidão de habitat (IAH)
  – Mensura a quantidade e não a qualidade de habitat
      Número de unidades de habitat por área como
      indicador da densidade animal
        – Mensura a quantidade não a qualidade do habitat
        – Não mensura micro-climas
        – Pode medir bordas, interspersão (mistura de habitats
          diferentes) e a juxtaposição (proximidade de habitats
          necessitados por um organismo) e uma variedade de
          outros fatores
      Combinado com tipos de habitat, solos, estradas,
      e outros
                       Ecologia de Populações
“Modelos de Índice de
   Aptidão de Habitat
[Habitat Suitability Index
         (HSI)] ”




         Ecologia de Populações
Sumário do Tópico
I. Procedimentos de
   Avaliação de Habitat
   (HEP)

II. Modelos de HSI


III.Exemplo

              Ecologia de Populações
Modelos de índice de
    aptidão de habitat
Podem ser desenvolvidos de conhecimento
  existente ou dados que pode incluir dados
  publicados e opinião de expertos. (+)
Podem usar fontes múltiplas de informação
  para índices ou escalas múltiplas dentro do
  modelo. (+)
Modelos podem ser desenvolvidos a qualquer
  escala se existem hipóteses a essa escala.
  (+)
Pode adaptar as relações de habitat de
  pesquisas a dados disponíveis das fontes
  existentes. (+)
Modelos de índice de
    aptidão de habitat
Prever a aptidão ou qualidade, não
  necessariamente a abundancia ou
  densidade. (+ ou -)
Métodos para ponderar e combinar fatores
  do habitat e da paisagem (índices de
  aptidão) são ad hoc. (-)
Modelos se baseiam em hipóteses (+)
Modelos são essencialmente hipóteses até
  sua validação (-)
Modelos de Índices de
   Aptidão de Habitat
Índice numérica da aptidão do habitat varia
  numa escala de 0.0 a 1.0
Os modelos são derivados de dados
  publicados, dados, e opinião de expertos

Os modelos devem ser vistos como hipóteses
 de relação com habitat de espécies

Sua utilidade é servir como base para
  melhoria da tomada de decisão e aumento
  do entendimento da relação de habitat;
  especificam hipóteses das relações com
  habitat que podem ser testadas e
  melhoradas.
Índices de Aptidão de
       Habitat




            1
            0 Aptidão
                             Turbidez




                 Aptidão 1
                 0

                              Temperatura média
Formulação Original
     de HIS

 HSI = (V1 x V2 x          V3) 1/3

V1…. Vx = fatores limitantes para
 as exigências da vida; se qualquer
     variável=0 então HSI = 0
Índices de Aptidão de
                Habitat
            HSI = valor mínimo = 0.5


     1
SI
     0




     1
SI
     0
Modelos de Índices de
Aptidão de Habitat
Modelos de Índices de
 Aptidão de Habitat




% cobertura de    Altura média de     % arbustos
Arbustos decíduos arbustos decíduos   hidrofílicos

Modelo de HIS de Dendrocia aesitva
     HSI = (V1 X V2 X V3) 1/3
Modelos de Índices de
    Aptidão de Habitat na
         conservação
Podem ser aplicados a escalas maiores

Podem ser aplicados em SIG

Utilizam os dados disponíveis

Lidam com conceitos de viabilidade e
  abundancia
Avaliação de Aptidão de Habitat

   Premissas – Ugagos gostam de
   inclinações leves, de orientação sul e de
   elevações baixas




Gerando mapas de habitat de um animal…




                                 Overlay Manual de Mapas   Overlay Ordenado   Overlay Ordenado
Lógica de Modelos de Aptidão
                              Calibração
         Algoritmo                   Inclinações suaves
                                    Preferência    Peso
 Elevação        Inclinação
                                   Pobre 1 a 9 bom



                                   Aspectos austrais
                                                        Nota do
Elevação         Aspecto           Preferência
                                   Pobre 1 a 9 bom      Habitat
                                                        0= Não, 1a 9


                                   elevações menores
                                                                          Nota do
Elevação                           Preferência
                                   Pobre 1 a 9 bom                        Habitat
                                                                          0= Não, 1a 9
Mapas básicos   Mapas derivados                           Mapa de
                             Mapas interpretados          solução

  Fato                                                 Decisão

 Tipo de                                                   Água
cobertura                                              0= Não, 1= Sim


                                                     Mapa de restrições
Avaliação de Aptidão de Habitat
               Comissão
              Omissão




Mapa da distribuição potencial de Orcs ao norte de Mordor, indicando um erro de omissão e um erro de
comissão. Os pontos azuis indicam as localidades nas quais existem registros da ocorrência de Orcs; as áreas
vermelhas são aquelas nas quais o GARP previu a ocorrência destas criaturas. Note que a modelagem foi
realizada apenas na região ao norte de Barad Dur (a Torre Escura), dada a inexistência de dados climáticos
detalhados da região de Mordor. As informações sobre as localidades de ocorrência dos Orcs foram retiradas
do trabalho de Bolseiro et al. (60, Quarta Era).
Ausência
                                                                  1 - 3 Modelos
                                                                  4 - 6 Modelos
                                                                  7 - 9 Modelos




Mapa com a combinação de nove diferentes modelos da distribuição potencial de Orcs,
na mesma região da Figura anterior. A escala de cores informa o número de modelos
que prevê a presença de Orcs em cada localidade.
Avaliação de Aptidão de Habitat
       Padrão                             Quantidade de habitat




    CONFIGURAÇÃO DE HABITAT

M. E. Ritchie, M. E. 1997. Populations in a landscape context: sources, sinks, and metapopulations. Pages
160-184 in J. A. Bissonette (ed.), Wildlife and Landscape Ecology: Effects of Pattern and Scale. Springer
Verlag, N.Y.
Avaliação de Aptidão de Habitat
  Todas as paisagens têm 35% do habitat (preto)




        A configuração de habitat varia
Avaliação de Aptidão de Habitat
  H = a quantidade de habitat na paisagem
  v = a proporção da paisagem ocupada pelo habitas
       (densidade de habitat) Como calcular “H” do
  x = a extensão da paisagem    ponto de vista do
                                       animal?




       “v” e “x” podem variar muito!
Avaliação de Aptidão de
 H = v x         Habitat
Translação: a quantidade de habitat num paisagem é
  calculada por multiplicar a proporção da paisagem
ocupada pelo habitat vezes a área total da paisagem




 Mas esse método não considera a “configuração”
H = v xF           ‘F’ é a função de potencias que escala a
                  quantidade de habitat à nível do organismo

Translação: a quantidade de habitat num paisagem é
calculada por multiplicar a proporção da paisagem
ocupada pelo habitat vezes a área total da paisagem,
onde a área de paisagem é reconhecida como fractal




Isso incorpora a configuração da perspectiva do
animal SE o habitat ou recursos usados pelo
organismo podem ser mapeados a uma resolução
apropriada
Efeitos ecológicos e da paisagem
Sensitividade da
 área
Efeitos da borda
Interspersão
Composição
Sobreposição de
 recursos
Modelos de SIG
para índices de
  aptidão de
    habitat
Mapeamento de Habitat de duas corujas




     Strix occidentalis   Strix varia
Modelo do Habitat de Strix varia
Adaptação de modelos de índices
 de aptidão de habitat a SIG em
             raster
Valores calculados para cada pixel
Resulta em novos layers de dados de
  mapas de valores de índices de aptidão
Pode se basear em atributos de pixels ou
  dos pixels vizinhos
Pode usar vários funções de SIG o
  estatísticas da paisagem
Valores de índices de aptidão podem ser
  resumidos para a paisagem
Manchas Potenciais de Habitat



                       Strix varia


                      Seiurus aurocapillus
Seiurus aurocapillus
   Migrante Neotropical
   Nidifica e se alimenta no chão
   Espécie do interior da floresta
     Susceptível aos efeitos da fragmentação
   Reproduz no norte e nordeste da América do Norte
   Migram durante o inverno a sul da Florida, México,
    América Central e ilhas do Caribe
Seiurus
aurocapillus
  Espécie da metade da
    sucessão florestal
  Sensível a área e
    borda
                         Illustration by Trevor Boyer, Linden Artists Ltd.




  • Layers de dados de SIG
    – Grupos de tipos de floresta
    – Classe de idade da floresta
    – Tipos de terras ecológicas
Atributos do Habitat de
Seiurus aurocapillus


   Floresta decídua ou mistura de
    decídua e coníferas onde dominam as
    arvores decíduas
   Cobertura de floresta de ~ 70%
   Altura de copa de 16 a 22 metros
Critérios de Manchas para
            Seiurus aurocapillus



   >70% de paisagem de florestas
       Manchas maiores ou igual a 100 ha


   <70% de paisagem de florestas
       Manchas maiores ou igual a 550 ha
Atributos do Habitat de
  Seiurus aurocapillus
Atributos do Habitat de
Seiurus aurocapillus
A escala regional:
Blocos grandes de floresta continua
       Critério – Sucesso reprodutivo
       Depende do paisagem
           Necessidades de área variaram de 100 ha
            no paisagem florestado a 550 ha em
            paisagem dominado pela agricultura
           Efeitos de borda variaram de 50 a 250
            metros
Modelo do Habitat de
Seiurus aurocapillus

   Layers de SIG:
       MRLC
              Extraída dos tipos de floresta de
               decídua e mista
       Elevações
              Oposto das várzeas (tema criado por M.
               Rubino)
Seiurus aurocapillus SI2
Se espécie = Pinus, então SI2 = 0
Se não, SI2 = 1
Seiurus aurocapillus SI3
 SI1                 SI3

              30 m




       SI=0                SI=0.5



       SI=1                SI=1
Seiurus aurocapillus SI1
                    1.0
   index


                    0.8
                                               Mesica
                    0.6
                                                       Seca
    Suitability
Índice de aptidão




                    0.4

                    0.2

                    0.0
                          0   10    20        30       40     50
                                   Idade da Floresta
                                    Tree age
Seiurus
SI1    aurocapillus
                HSI

SI2

                0.25 km
SI3
  HSI = (SI1  SI2  SI3)1/3
Resumindo os valores dos índices de
aptidão de habitat para uma paisagem
Proporção Cumulativa

                       1,0
                       0,9               Paisagem 1
                       0,8
                       0,7
                       0,6
                       0,5
                                                            Paisagem 2
                       0,4
                       0,3
                       0,2
                       0,1
                       0,0
                             1,0   0,8    0,6         0,4       0,2      0,0
                                                HSI
Resumindo os valores dos índices de
aptidão de habitat para uma paisagem
Proporção Cumulativa

                       1,0
                       0,9
                       0,8         João de barro 0.70
                       0,7
                       0,6
                       0,5                   Esquilo            0.44
                       0,4
                       0,3
                       0,2
                       0,1                              Pardal 0.02
                       0,0
                             1,0     0,8      0,6         0,4     0,2   0,0
                                                    HSI
Classe de tamanho das arvores    João de Barro HSI




                  Esquilho HSI          Pardal HSI
Modelagem de HSI e
Mudança Populacional
IAH e Dependência de
         Densidade
A capacidade de suporte NÃO é um valor fixo

O valor de K oscila em proporção ao valor de
  IAH

Valor de IAH = 0.5 e K máxima=1,000
        1,000 *0.5 = 500 K ecológica
Dependência de densidade
  calculada usando a K
          atual
A K ecológica = 500 e a população
 total atual = 250
         DD = (500-250)/500


Lembre que a Dependência de Densidade
  não pode ser menor do que zero
IAH e Dependência de
     Densidade

                  10        0.25    0.5      0.5

                  8          0.8
                  X
                  5                 0.9


 Recrutas = (10*0.25 + 8*0.5 + 5*0.5) * DD
IAH e Dependência de
               Densidade
    ANO          0
    N0
     N1
    N2
    N3
    N4
    N5
    N6
    N7
   TOTAL
 K MÁXIMO
 IAH ATUAL
K ECOLÓGICO
    DD
DD CORREGIDO
Avaliação ao Nível de
           Paisagem
Análise de buraco (Gap)
  – Buracos na proteção de uma espécie
  – Combinado com modelos de HSI pode ser
    usados para explicar os padrões
GARP e modelagem de distribuições
     geográficas potenciais
Avaliação de Aptidão de Habitat
Resumindo os valores dos
índices de aptidão de habitat
    para uma paisagem


Mapas

Estatística descritiva
  (média, mediana, soma)

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Índice de avaliação de habitat

  • 1. Ecologia de Populações Amostragem e Avaliação de Habitat Prof. Dr. Harold Gordon Fowler popecologia@hotmail.com Ecologia de Populações
  • 2. Avaliação ao Nível da Paisagem Modelos de índices de aptidão de habitat (IAH) – Mensura a quantidade e não a qualidade de habitat Número de unidades de habitat por área como indicador da densidade animal – Mensura a quantidade não a qualidade do habitat – Não mensura micro-climas – Pode medir bordas, interspersão (mistura de habitats diferentes) e a juxtaposição (proximidade de habitats necessitados por um organismo) e uma variedade de outros fatores Combinado com tipos de habitat, solos, estradas, e outros Ecologia de Populações
  • 3. “Modelos de Índice de Aptidão de Habitat [Habitat Suitability Index (HSI)] ” Ecologia de Populações
  • 4. Sumário do Tópico I. Procedimentos de Avaliação de Habitat (HEP) II. Modelos de HSI III.Exemplo Ecologia de Populações
  • 5. Modelos de índice de aptidão de habitat Podem ser desenvolvidos de conhecimento existente ou dados que pode incluir dados publicados e opinião de expertos. (+) Podem usar fontes múltiplas de informação para índices ou escalas múltiplas dentro do modelo. (+) Modelos podem ser desenvolvidos a qualquer escala se existem hipóteses a essa escala. (+) Pode adaptar as relações de habitat de pesquisas a dados disponíveis das fontes existentes. (+)
  • 6. Modelos de índice de aptidão de habitat Prever a aptidão ou qualidade, não necessariamente a abundancia ou densidade. (+ ou -) Métodos para ponderar e combinar fatores do habitat e da paisagem (índices de aptidão) são ad hoc. (-) Modelos se baseiam em hipóteses (+) Modelos são essencialmente hipóteses até sua validação (-)
  • 7. Modelos de Índices de Aptidão de Habitat Índice numérica da aptidão do habitat varia numa escala de 0.0 a 1.0 Os modelos são derivados de dados publicados, dados, e opinião de expertos Os modelos devem ser vistos como hipóteses de relação com habitat de espécies Sua utilidade é servir como base para melhoria da tomada de decisão e aumento do entendimento da relação de habitat; especificam hipóteses das relações com habitat que podem ser testadas e melhoradas.
  • 8. Índices de Aptidão de Habitat 1 0 Aptidão Turbidez Aptidão 1 0 Temperatura média
  • 9. Formulação Original de HIS HSI = (V1 x V2 x V3) 1/3 V1…. Vx = fatores limitantes para as exigências da vida; se qualquer variável=0 então HSI = 0
  • 10. Índices de Aptidão de Habitat HSI = valor mínimo = 0.5 1 SI 0 1 SI 0
  • 11. Modelos de Índices de Aptidão de Habitat
  • 12.
  • 13. Modelos de Índices de Aptidão de Habitat % cobertura de Altura média de % arbustos Arbustos decíduos arbustos decíduos hidrofílicos Modelo de HIS de Dendrocia aesitva HSI = (V1 X V2 X V3) 1/3
  • 14. Modelos de Índices de Aptidão de Habitat na conservação Podem ser aplicados a escalas maiores Podem ser aplicados em SIG Utilizam os dados disponíveis Lidam com conceitos de viabilidade e abundancia
  • 15. Avaliação de Aptidão de Habitat Premissas – Ugagos gostam de inclinações leves, de orientação sul e de elevações baixas Gerando mapas de habitat de um animal… Overlay Manual de Mapas Overlay Ordenado Overlay Ordenado
  • 16. Lógica de Modelos de Aptidão Calibração Algoritmo Inclinações suaves Preferência Peso Elevação Inclinação Pobre 1 a 9 bom Aspectos austrais Nota do Elevação Aspecto Preferência Pobre 1 a 9 bom Habitat 0= Não, 1a 9 elevações menores Nota do Elevação Preferência Pobre 1 a 9 bom Habitat 0= Não, 1a 9 Mapas básicos Mapas derivados Mapa de Mapas interpretados solução Fato Decisão Tipo de Água cobertura 0= Não, 1= Sim Mapa de restrições
  • 17. Avaliação de Aptidão de Habitat Comissão Omissão Mapa da distribuição potencial de Orcs ao norte de Mordor, indicando um erro de omissão e um erro de comissão. Os pontos azuis indicam as localidades nas quais existem registros da ocorrência de Orcs; as áreas vermelhas são aquelas nas quais o GARP previu a ocorrência destas criaturas. Note que a modelagem foi realizada apenas na região ao norte de Barad Dur (a Torre Escura), dada a inexistência de dados climáticos detalhados da região de Mordor. As informações sobre as localidades de ocorrência dos Orcs foram retiradas do trabalho de Bolseiro et al. (60, Quarta Era).
  • 18. Ausência 1 - 3 Modelos 4 - 6 Modelos 7 - 9 Modelos Mapa com a combinação de nove diferentes modelos da distribuição potencial de Orcs, na mesma região da Figura anterior. A escala de cores informa o número de modelos que prevê a presença de Orcs em cada localidade.
  • 19. Avaliação de Aptidão de Habitat Padrão Quantidade de habitat CONFIGURAÇÃO DE HABITAT M. E. Ritchie, M. E. 1997. Populations in a landscape context: sources, sinks, and metapopulations. Pages 160-184 in J. A. Bissonette (ed.), Wildlife and Landscape Ecology: Effects of Pattern and Scale. Springer Verlag, N.Y.
  • 20. Avaliação de Aptidão de Habitat Todas as paisagens têm 35% do habitat (preto) A configuração de habitat varia
  • 21. Avaliação de Aptidão de Habitat H = a quantidade de habitat na paisagem v = a proporção da paisagem ocupada pelo habitas (densidade de habitat) Como calcular “H” do x = a extensão da paisagem ponto de vista do animal? “v” e “x” podem variar muito!
  • 22. Avaliação de Aptidão de H = v x Habitat Translação: a quantidade de habitat num paisagem é calculada por multiplicar a proporção da paisagem ocupada pelo habitat vezes a área total da paisagem Mas esse método não considera a “configuração”
  • 23. H = v xF ‘F’ é a função de potencias que escala a quantidade de habitat à nível do organismo Translação: a quantidade de habitat num paisagem é calculada por multiplicar a proporção da paisagem ocupada pelo habitat vezes a área total da paisagem, onde a área de paisagem é reconhecida como fractal Isso incorpora a configuração da perspectiva do animal SE o habitat ou recursos usados pelo organismo podem ser mapeados a uma resolução apropriada
  • 24. Efeitos ecológicos e da paisagem Sensitividade da área Efeitos da borda Interspersão Composição Sobreposição de recursos
  • 25. Modelos de SIG para índices de aptidão de habitat
  • 26.
  • 27. Mapeamento de Habitat de duas corujas Strix occidentalis Strix varia
  • 28.
  • 29.
  • 30. Modelo do Habitat de Strix varia
  • 31.
  • 32. Adaptação de modelos de índices de aptidão de habitat a SIG em raster Valores calculados para cada pixel Resulta em novos layers de dados de mapas de valores de índices de aptidão Pode se basear em atributos de pixels ou dos pixels vizinhos Pode usar vários funções de SIG o estatísticas da paisagem Valores de índices de aptidão podem ser resumidos para a paisagem
  • 33. Manchas Potenciais de Habitat Strix varia Seiurus aurocapillus
  • 34. Seiurus aurocapillus  Migrante Neotropical  Nidifica e se alimenta no chão  Espécie do interior da floresta  Susceptível aos efeitos da fragmentação  Reproduz no norte e nordeste da América do Norte  Migram durante o inverno a sul da Florida, México, América Central e ilhas do Caribe
  • 35. Seiurus aurocapillus Espécie da metade da sucessão florestal Sensível a área e borda Illustration by Trevor Boyer, Linden Artists Ltd. • Layers de dados de SIG – Grupos de tipos de floresta – Classe de idade da floresta – Tipos de terras ecológicas
  • 36. Atributos do Habitat de Seiurus aurocapillus  Floresta decídua ou mistura de decídua e coníferas onde dominam as arvores decíduas  Cobertura de floresta de ~ 70%  Altura de copa de 16 a 22 metros
  • 37. Critérios de Manchas para Seiurus aurocapillus  >70% de paisagem de florestas  Manchas maiores ou igual a 100 ha  <70% de paisagem de florestas  Manchas maiores ou igual a 550 ha
  • 38. Atributos do Habitat de Seiurus aurocapillus
  • 39. Atributos do Habitat de Seiurus aurocapillus A escala regional: Blocos grandes de floresta continua  Critério – Sucesso reprodutivo  Depende do paisagem  Necessidades de área variaram de 100 ha no paisagem florestado a 550 ha em paisagem dominado pela agricultura  Efeitos de borda variaram de 50 a 250 metros
  • 40. Modelo do Habitat de Seiurus aurocapillus  Layers de SIG:  MRLC  Extraída dos tipos de floresta de decídua e mista  Elevações  Oposto das várzeas (tema criado por M. Rubino)
  • 41. Seiurus aurocapillus SI2 Se espécie = Pinus, então SI2 = 0 Se não, SI2 = 1
  • 42. Seiurus aurocapillus SI3 SI1 SI3 30 m SI=0 SI=0.5 SI=1 SI=1
  • 43. Seiurus aurocapillus SI1 1.0 index 0.8 Mesica 0.6 Seca Suitability Índice de aptidão 0.4 0.2 0.0 0 10 20 30 40 50 Idade da Floresta Tree age
  • 44. Seiurus SI1 aurocapillus HSI SI2 0.25 km SI3 HSI = (SI1  SI2  SI3)1/3
  • 45.
  • 46. Resumindo os valores dos índices de aptidão de habitat para uma paisagem Proporção Cumulativa 1,0 0,9 Paisagem 1 0,8 0,7 0,6 0,5 Paisagem 2 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 HSI
  • 47. Resumindo os valores dos índices de aptidão de habitat para uma paisagem Proporção Cumulativa 1,0 0,9 0,8 João de barro 0.70 0,7 0,6 0,5 Esquilo 0.44 0,4 0,3 0,2 0,1 Pardal 0.02 0,0 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 HSI
  • 48. Classe de tamanho das arvores João de Barro HSI Esquilho HSI Pardal HSI
  • 49. Modelagem de HSI e Mudança Populacional
  • 50. IAH e Dependência de Densidade A capacidade de suporte NÃO é um valor fixo O valor de K oscila em proporção ao valor de IAH Valor de IAH = 0.5 e K máxima=1,000 1,000 *0.5 = 500 K ecológica
  • 51. Dependência de densidade calculada usando a K atual A K ecológica = 500 e a população total atual = 250 DD = (500-250)/500 Lembre que a Dependência de Densidade não pode ser menor do que zero
  • 52. IAH e Dependência de Densidade 10 0.25 0.5 0.5 8 0.8 X 5 0.9 Recrutas = (10*0.25 + 8*0.5 + 5*0.5) * DD
  • 53. IAH e Dependência de Densidade ANO 0 N0 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 TOTAL K MÁXIMO IAH ATUAL K ECOLÓGICO DD DD CORREGIDO
  • 54. Avaliação ao Nível de Paisagem Análise de buraco (Gap) – Buracos na proteção de uma espécie – Combinado com modelos de HSI pode ser usados para explicar os padrões
  • 55. GARP e modelagem de distribuições geográficas potenciais
  • 57. Resumindo os valores dos índices de aptidão de habitat para uma paisagem Mapas Estatística descritiva (média, mediana, soma) Distribuições de freqüência