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====== Biogeografia de ilhas ====== | ====== Biogeografia de ilhas ====== | ||
- | Em 1967 Robert MacArthur e Edward Wilson publicaram um dos livros mais importantes da ecologia, "Teoria da biogeografia de ilhas". Nele, propuseram a ideia revolucionária de que a quantidade de espécies em um local resulta apenas do balanço entre migrações e extinções. | + | Em 1967 Robert MacArthur e Edward Wilson publicaram um dos livros mais importantes da ecologia, [[https://en.wikipedia.org/wiki/The_Theory_of_Island_Biogeography| The Theory of Island Biogeography]]. Nele, propuseram a ideia revolucionária de que a quantidade de espécies em um local resulta apenas do balanço entre migrações e extinções. |
O roteiro a seguir vai ajudá-lo(a) a entender a dedução do modelo básico que sustenta esta teoria, assim: | O roteiro a seguir vai ajudá-lo(a) a entender a dedução do modelo básico que sustenta esta teoria, assim: | ||
- | - A seção //"Relação espécies-área"// mostra a relação empírica entre riqueza de espécies e áreas de ilhas ou manchas de hábitat. Uma das motivações da Teoria de Biogeografia de Ilhas foi explicar esta relação como o resultado do balanço entre entrada de novas espécies (Imigração) e sua saída (extinções) em uma ilha. | + | - A seção //"Relação espécies-área"// mostra a relação empírica entre riqueza de espécies e áreas de ilhas ou manchas de hábitat. Uma das motivações da Teoria de Biogeografia de Ilhas foi explicar esta relação como o resultado do balanço entre entrada de novas espécies por colonização e a perda por extinções em uma ilha. |
- | - A seção //"Um modelo colonização-extinção"// simula um sistema simples em que entradas e saídas se equilibram. | + | - A seção //"Um modelo colonização-extinção"// simula um sistema simples em que a chegada e perda de espécies se equilibram. |
- Finalmente, a seção //O equilíbrio de MacArthur & Wilson// mostra como o modelo básico da Teoria de Biogeografia de Ilhas é construído a partir da ideia geral de um equilíbrio entre taxas de entrada e de saídas. Mostramos, também como este modelo pode ser usado para avaliar os efeitos dos tamanho das ilhas e de sua distância ao continente. | - Finalmente, a seção //O equilíbrio de MacArthur & Wilson// mostra como o modelo básico da Teoria de Biogeografia de Ilhas é construído a partir da ideia geral de um equilíbrio entre taxas de entrada e de saídas. Mostramos, também como este modelo pode ser usado para avaliar os efeitos dos tamanho das ilhas e de sua distância ao continente. | ||
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+ | <WRAP center round box 60%> | ||
"A relação espécies-área é uma das poucas **leis** genuínas em ecologia" (Gotelli, 2007). | "A relação espécies-área é uma das poucas **leis** genuínas em ecologia" (Gotelli, 2007). | ||
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+ | </WRAP> | ||
==== Relação empírica ==== | ==== Relação empírica ==== | ||
- | O aumento de espécies com a área em que elas ocorrem (ilhas, lagos, etc) é dos primeiros padrões empíricos identificados por ecólogos e biogeográfos. | + | O aumento do número de espécies com o aumento da área de habitat em que elas ocorrem (ilhas, lagos, etc) é um dos primeiros padrões empíricos identificados por ecólogos e biogeógrafos. |
- | Vamos analisar a forma de uma relação espécie-área típica: espécies de plantas vasculares endêmicas em regiões da California foram coletados por Johnson e colaboradores e publicados em um trabalho em 1968 (ver referências no fim da página). Estão disponíveis neste [[http://math.hws.edu/~mitchell/SpeciesArea/index.html|site]]. | + | Vamos analisar a forma de uma relação espécie-área típica: espécies de plantas vasculares endêmicas em regiões da California que foram coletados por Johnson e colaboradores e publicados em um trabalho em 1968 e estão disponíveis neste [[http://math.hws.edu/~mitchell/SpeciesArea/index.html|site]]. |
{{ :ecovirt:roteiro:neutr:sp_area_california.png?500 |}} | {{ :ecovirt:roteiro:neutr:sp_area_california.png?500 |}} | ||
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E resolvendo para a condição de equilíbrio $${dS}/{dt}\ =0$$ temos: | E resolvendo para a condição de equilíbrio $${dS}/{dt}\ =0$$ temos: | ||
- | $$\hat S \ = \ \frac{ I P }{I+E}$$ | + | $$\widehat{S } \ = \ \frac{ I P }{I+E}$$ |
- | $$\hat T \ = \ \frac{ I E }{I+E}$$ | + | $$\widehat{T} \ = \ \frac{ I E }{I+E}$$ |
- | que são, respectivamente, o número de espécies no equilíbrio ($\hat S$) e a taxa de substituição de espécies no equilíbrio ($ \hat T$). Note que este não é um equilíbrio estático quanto à composição, isto é, apesar de o número de espécies permanecer constante, a composição de espécies está sempre se alterando, com novas espécies chegando e velhas espécies se extinguindo. | + | que são, respectivamente, o número de espécies no equilíbrio ($\widehat{S}$) e a taxa de substituição de espécies no equilíbrio ($ \widehat{T}$). Note que este não é um equilíbrio estático quanto à composição, isto é, apesar de o número de espécies permanecer constante, a composição de espécies está sempre se alterando, com novas espécies chegando e velhas espécies se extinguindo. |
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Nosso segundo exemplo será o de duas ilhas de mesmo tamanho, mas que estão a distâncias diferentes da costa,como no fundo da figura ao lado (**B**). Neste caso como têm praticamente a mesma área, as duas ilhas tem taxas de extinção semelhantes. Agora o problema passa a ser a chegada de novos propágulos: é razoável supor que quanto mais distante uma ilha fôr do continente, menor a taxa de imigração. | Nosso segundo exemplo será o de duas ilhas de mesmo tamanho, mas que estão a distâncias diferentes da costa,como no fundo da figura ao lado (**B**). Neste caso como têm praticamente a mesma área, as duas ilhas tem taxas de extinção semelhantes. Agora o problema passa a ser a chegada de novos propágulos: é razoável supor que quanto mais distante uma ilha fôr do continente, menor a taxa de imigração. | ||
- | ====== Parametros ====== | + | ====== Parâmetros ====== |
Esta função traça as retas de extinção e colonização para cada ilha, dadas as áreas e distâncias das ilhas. Para isso, a função calcula primeiro as taxas de extinção e colonização máximas de cada ilha, como funções lineares de suas áreas e distâncias ao continente, respectivamente. Os argumentos da função: | Esta função traça as retas de extinção e colonização para cada ilha, dadas as áreas e distâncias das ilhas. Para isso, a função calcula primeiro as taxas de extinção e colonização máximas de cada ilha, como funções lineares de suas áreas e distâncias ao continente, respectivamente. Os argumentos da função: | ||
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^Opção ^Parâmetro^Significado^ | ^Opção ^Parâmetro^Significado^ | ||
|''Mainland Number of Species''|P |número de espécies colonizadoras do continente| | |''Mainland Number of Species''|P |número de espécies colonizadoras do continente| | ||
- | |''Extinction/Area coefficient''| b.e|inclinação da relação linear entre taxa de extinção e área. | | + | |''Extinction/Area coefficient''| b.e|inclinação da relação linear entre taxa máxima de extinção $E$ e área da ilha. | |
- | |''Extinction/Distance coefficient''|h.e |inclinação da relação linear entre taxa de extinção e distância. | | + | |''Extinction/Distance coefficient''|h.e |inclinação da relação linear entre taxa máxima de extinção $E$ e distância da ilha ao continente. | |
- | |''Colonization/Area coefficient''|f.i |inclinação da relação linear entre taxa de colonização e área.| | + | |''Colonization/Area coefficient''|f.i |inclinação da relação linear entre taxa máxima de colonização $I$ e a área da ilha.| |
- | |''Colonization/Distance coefficient''| d.i|inclinação da relação linear entre taxa de colonização e distância. | | + | |''Colonization/Distance coefficient''| d.i|inclinação da relação linear entre taxa máxima de colonização $I$ e a distância da ilha ao continente. | |
- | |''Ratio Area/Distance effect''| weight.A|peso relativo da área e da distância. Quanto maior o valor maior o efeito da área| | + | |''Ratio Area/Distance effect''| weight.A|peso relativo do efeito da área e da distância sobre as taxas máximas $S$ e $I$. Deve ser um valor entre zero e um. Se o peso é 0.5, o efeito da área de da distância sobre as taxas têm o mesmo peso.| |
|''Number of Island''| |número de ilhas((apenas para roteiro do RCMDR))| | |''Number of Island''| |número de ilhas((apenas para roteiro do RCMDR))| | ||
|''Distance''| dist |distância de cada ilha ao continente, em qualquer unidade((na função do R é preciso especificar as distâncias.Ex: dist=c(10,20) ))| | |''Distance''| dist |distância de cada ilha ao continente, em qualquer unidade((na função do R é preciso especificar as distâncias.Ex: dist=c(10,20) ))| | ||
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Varie áreas, distâncias e ambas fornecendo valores diferentes para estes argumentos. Não se preocupe com os demais argumentos, eles estão compatíveis com as escalas de distância e área. Explique a diferença entre os gráficos em termos biológicos. Note que nem sempre as ilhas com mais espécies são as que possuem maior taxa de substituição de espécies. | Varie áreas, distâncias e ambas fornecendo valores diferentes para estes argumentos. Não se preocupe com os demais argumentos, eles estão compatíveis com as escalas de distância e área. Explique a diferença entre os gráficos em termos biológicos. Note que nem sempre as ilhas com mais espécies são as que possuem maior taxa de substituição de espécies. | ||
+ | |||
+ | <WRAP center round tip 60%> | ||
+ | Esta simulação permite incluir efeito da área da ilha sobre a taxa máxima de colonização. Chamamos isso de **efeito alvo**. | ||
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+ | Também permite incluir efeito da distância da ilha ao continente sobre a taxa de extinção. Chamamos isso de **efeito resgate**. | ||
+ | |||
+ | Caso você não queira incluir estes efeitos, basta indicar valor zero para os parâmetros ''Colonization/Area coefficient'' e ''Extinction/Distance coefficient''. | ||
+ | </WRAP> | ||
+ | |||
{{ :ecovirt:roteiro:spxareaxdist.jpeg?200|Gráfico 3D da relação espécies-área-distância}} | {{ :ecovirt:roteiro:spxareaxdist.jpeg?200|Gráfico 3D da relação espécies-área-distância}} | ||
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* **Gotelli, N. 2007. Ecologia.** Londrina, Ed. Planta. Capítulo 7. | * **Gotelli, N. 2007. Ecologia.** Londrina, Ed. Planta. Capítulo 7. | ||
+ | * **Johnson, M. P. et al. 1968. Ecological parameters and plant species diversity. The American Naturalist 102(926). | ||
* **Stevens, M. H. 2009. A primer of ecology with R.** New York. Springer. Capítulo 10. | * **Stevens, M. H. 2009. A primer of ecology with R.** New York. Springer. Capítulo 10. | ||
* **MacArthur,RH. & Wilson, EO. 1967. The Theory of Island Biogeography**. Princeton University Press. | * **MacArthur,RH. & Wilson, EO. 1967. The Theory of Island Biogeography**. Princeton University Press. | ||
* [[http://eo-wilson.weebly.com/island-biogeography.html|História da ideia e seu primeiro teste]]. | * [[http://eo-wilson.weebly.com/island-biogeography.html|História da ideia e seu primeiro teste]]. | ||