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Diversificação e Biogeografia da Biota Neotropical

Disciplina interdepartamental

Responsável: Ricardo Pinto da Rocha

Convidados: Silvio Nihei, José Rubens Pirani, Paulo Oliveira, Cristina Myiaki, Thais Miranda

• Introdução (definições e conceitos), História da Biogeografia e Regiões Biogeográficas

• Evolução Geológica da Terra, Paleoclima, clima, - 22.fev – Ricardo

• Georreferenciamento, ** 29.fev – Ricardo• Área de distribuição e análise de endemismo** 7. mar - Ricardo

• Teoria e métodos em Biogeografia Histórica**– 14.mar – S. NIHEI

• Teoria e métodos em Biogeografia Histórica**– 28.mar – S. NIHEI

• Estudos de caso Métodos, Padrões e Processos filogeográficos – 4.abr ––– C. MIYAKI• Estudos de caso – marinho – 11.abr –– T. Miranda

• Estudos de caso – plantas 1 –– 18.abr – J. PIRANI

• Estudos de caso – plantas 2 – 25.abr – J. PIRANI + P. OLIVEIRA

• Estudo de caso – água doce – 2.mai – Ricardo• Estudo de caso – Biota Terrestre – 9.mai - Ricardo

• Modelagem de Distribuição** – 16.mai - Ricardo

• Aplicações em análises ambientais/conservação da natureza: 23.mai – Ricardo

• Avaliação/Seminário: 13.jun- Ricardo

• Recuperação: - data a definir• Datas sem aulas: 21-26 de março Finados

Programa

•Avise, J.C. 2000. Phylogeography. The history and formation of species. Harvard University Press, 447

•Bicudo, C.E.M. & N.A. Menezes. 1996. Biodiversity in Brazil. A fisrt approach. CNPq. 326 p.Brown, J.H. & A.C. Gibson 1983. Biogeography. Mosby, 643 p.

•Cabrera, A.L. & A.Willink. 1973. Biogeografia de América Latina. Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico, 120 p.

•Crisci, J., L. Katinas & P. Posadas. 2003. Historical Biogeography: An introduction. Harvard University Press. 233 p.

•Carvalho, C.J.B. & E.A.B. Almeida (eds). 2011. Biogeografia da América do Sul. Padrões & Processos. Ed. Roca. 306 p.

•Humphries, C.J. & L.R. Parenti. 1986. Cladistic biogeography. Oxford; New York: Clarendon Press: Oxford University Press, 98 p.

•Lomolino, M.V., B.R. Riddle & J.H. Brown. 2005. Biogeography. Sinauer. 845 p.

•Lomolino, M.V., D.F. Sax & J.H. Brown. 1994. Foundations of Biogeography. Classic papers with commentaries. Chicago University Press, 1291 p.

•Morrone, J.J. 2009. Evolutionary Biogeography. An Integrative approach with case studies. 301 p.

•Nelson, G.J. & N.I. Platnick, 1981. Systematics and biogeography: cladistics and vicariance. Columbia University Press, 567 p.

•Souza, C.R.G., K. Suguio, A.M.S. Oliveira & P.E. Oliveira (eds.) Quaternário do Brasil. Holos Ed., Ribeirão Preto. 378 p.

•Whitmore, T.C. & G.T. Prance. 1987. Biogeography and Quaternary history in tropical America. Oxford: Clarendon Press, 214 p.

LITERATURA

Avaliação

Nota Final = Notas dos exercicios (40%) = Nota do seminário-vídeo (60%)

Vídeo em grupos (4-5)Temas: 1) Dípteros e biogeografia de continentes (S. Nihei, N. Papavero)2) Paulo Emilio Vanzolini, Aziz Ab´Saber e a Teoria dos Refúgios (N.

Papavero, S. Vanin)3) Filogeografia, datações e a revolução na biogeografia (C. Miyaki, F.

Raposo)4) Biomas brasileiros e fitogeografia (J. Pirani)5) Resgate faunístico, introdução de fauna/flora e Biogeografia (R.

Pardini)

Publicação no YoutubeApoio na edição: Rafael do AudivisualCronograma: Setembro (escolha temas), outubro (entrevistas); novembro (edição); dezembro apresentação

O que é biogeografia?

Primeiras culturas já sabiam onde achar espécies/alimento, montanhas, rios, etc...

Ciência que documenta e tenta entender os padrões de distribuição espacial dos organismos (de genes até comunidades e ecossistemas), causas e história.

OU

“Diversidade biológica resulta da história da vida na Terra expressa através de suas mudanças de forma ao longo do espaço e tempo” (Crisci et al. 2003)

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História da Biogeografia

Tupã e a criação do mundoCriou o infinito, depois Jaci (Lua), Iara (irmã de Jaci) deusa dos lagos, Guaraci (Sol, irmão de Jaci), que deram vida a tudo. Pirarucu, deus do mal e Curupira, deus protetor das florestas. Depois criou o homem e a mulher.

Os deuses fizeram os animais e plantas que se dispersaram.

O jardim do Éden (genesis 1440 ac)

Deus cria o homem e os bichos no 5-6 dia, eles se espalham

Localização

Importância: centro de origem e dispersão

Arca de Noé

7 casais de domésticos 1 casal do resto.

barca de 300 m

Plantas domésticas e as outras????

Holanda

Dilúvio, extinção e dispersão

Monte Ararat (Armênia/Turquia)

Arca de Noé

Torre de Babel

Torre para o céu

Deus ordena o fim da obra “desçamos e confundamo-lhes” para povoar a superfície da Terra

Centro de origem e Dispersão do homem

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Aristóteles

• Rios não são perenes, umidade varia, mar também deve variar. Se o mar avança e retrocede ele nem sempre foi assim.

• Distribuição dos animais

Idade Média

• Queimando bruxas e “livros”

Era das trevas

Grande navegações

Renascimento

Mauricio de Nassau

Descobertas

Cebus flavius, descrito Marcgrave 1648

Linneu

Criação divina

Deus falou para o homem, “catalogue tudo”

Stasis (Terra, clima, spp)

Jardim do Éden no topo do morro tropical (que tem todas as estações do ano)

Ilha tropical, continentes em expansão e dispersão.

Buffon

•Problemas nas explicações de Linneu:

1) Diferentes porções do globo com mesmo clima e tipo de vegetação tinham diferentes faunas

2) Migrações sobre ambientes inóspitos improváveis

•Origem da vida no NW Europa. Vida migrou para novo mundo com esfriamento do mundo, depois se modificou (degeneração)

•LEI DE BUFFON – Ambiente similares em regiões isoladas tem diferentes faunas de mamíferos e aves

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Banks

• Joseph Banks, HMS Endeavor 1768-1771 recolheu 1000 spp de plantas

• Lei Buffon• SP cosmopolitas

Johann R. ForsterViajou com CookInício da Biog de ilhas(+ spp no continente,nas ilhas + próximas,nas ilhas maiores)

Willdenow 1765-1812

Províncias fitogeográficas na Europa

Vários locais de origem (divinos) de spp no topo de montanhas, dispersão posterior dos refúgios

Alexander von HumboldtPai fitogeografia

Isobar, isoterma

Augustin de Candolle

Diferenças locais (“estação”, características ecológicas) e regionais (“habitações” biotas, características geológicas/geográficas)

Ecological elements -*****

Fitogeografia (20 áreas no planeta), primeira proposta

Termo endêmico e área de endemismo

Hutton - Lyell

Hutton (1795) e Lyell (1830) actualismo (“uniformitarianism”) o mundo era mais velho do que se imaginava. Fenômenos de hoje ocorreram no passado

Clima mudava, ação do nível do mar

Lyell - Fósseis, extinção mas, espécies eram imutáveis (Terra Mutável), rejeitou criação divina.

Extinção seguida de criação divina

1800´s – Faltava: Estimar Idade da Terra, dinâmica dos continentes, mecanismos de diversificação e dispersão

Sclater

Muitas áreas de criação (próximas a áreas de distribuição atual)

1858 -Dividiu a Terra em regiões (Aves Passeriformes) - fidelidade

6 Àreas tinham relação entre si (Similaridade e dissimilaridade)

Darwin & Wallace

Origem da vida, dispersão e diversificação

Seleção natural- diversificação e adaptação

Dispersão por longas distâncias – isolamento

Darwin: dist. diferentes nos continentes provaria Seleção Natural

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Hooker

“Southern end of world” 1853

Extensionista – Pontes continentais

Vicariância, Terra X mar

Extensionismo

Extensionistas (Lyell, Forbes, Hooker) – dispersão por grandes e perenes barreiras (cosmopolitas, dist. Disjunta)

Hooker – biogeografia causal (“vicariancia”)

Ilhas menos diversas cont, maior ilha mais divers. Maior distancia menos diversa

XIX, morfo-ecogeográficos

• MeuNome@Uma.Regra• Bergmann (1847), clima frio, corpo grande, menor corpo/volume (endotérmicos)ártico deserto

• Allen (1878), apêndices curtas no clima + frio

XIX, morfo-ecogeográficos

•Golger (1833) – dentro da sp, indivíduos de clima úmido são escuros

•Cope (1877) – grupos evoluem em uma direção, p.ex. aumento tamanho com tempo Darwin – spp amplilocadas tem altas densidades populacionais

•Hilgard 1860, clima e plantas transformam rocha em solo

XIX, morfo-ecogeográficos

• Merriam 1894 – mudanças altitudinais na vegetação são equivalentes as mudanças latitudinais (plantas)

Síntese XIX e metade do XX

• Centro de Origem (surgimento em um ou mais regiões, seguido de dispersão

• Sentido da Dispersão N-S

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Centro de origem

CRITÉRIOS CAIN 1944• Área com maior número de táxons

(diversidade aumenta com o tempo). ?Hawai

• Área com maior abundância de spp?sp introduzidas

• Área com espécies mais derivadas• Área com o fóssil mais antigo• Área onde ocorre o táxon mais

primitivo do grupo• Área com as espécies de maior

tamanho

Briggs 1984, Muller 1973 – centros de radiação evolutiva, centros secundários de evolução ou centros de diversificação. Parecidos com áreas de endemismo

Centro de origem nos trópicos

Biogeografia filogenética

• Hennig: Filogenia incorporada na Biogeografia. Progressão corológica (área habitada por spp primitivas são ancestrais) deviation rule(assume que especiação peripátrica é muito comum na natureza)

• Brundin 1966, aceitou tectônica e filogenética, idéias claras, influentes

• Usavam muito a dispersão

Croizat - Panbiogeografia

• Comparou distribuição de animais e plantas e descobriu padrões de distribuições concordantes, independente da capacidade de dispersão, se contrapondo ao modelo dispersialista.

• Vida e Terra evoluíram juntas• “Space, time, form: the

biological synthesis”• tracks

1900-1960

• Dispersionistas (escola Nova Iorque)

Paleontologia, origem, dispersão, declínio dos vertebrados, Ameghino, Romer, Simpson, von Ihering, Darlington, Mayr

• Faunas tem historia complexa que só pode ser compreendida com filogenia

1950-

• Tectônica de placas

• Cladística

• mecanismos limitam distribuições

• Biogeografia ecológica

Deriva continental

A. Snider-Pelligrini 1858 – teoria sem fundamentos (Ortelis sec XVI)

A. L. Wegener publicou 1912-1956 evidências geológicas e algumas biológicas

Provou idéias de Hooker, detonou dispersionistas

Teoria da Deriva continental + expansão dos fundos oceânicos = Tectonica de placas (déc. 60)

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Biogeografia cladística

• Desenvolveu-se baseada na panbiogeografia• Refuta dispersão como principal explicação• Vários métodos, BPA, Paralogy-Free, Análise de Componentes

Séc XX-XXI

• MacArthur & Wilson, 1963, 1967, biogeografia de ilhas (imigração e extinção)

• PC e GIS - Métodos de análise: BPA, TAS, DIVA, etc...

• Filogeografia

• Biogeografia Ecológica e Histórica juntas

Classificação dos métodos

DISPERSÃO DISPERSÃO & VICARIANCIA

Centro de origem

Panbiogeografia

Biogeografia filogenética

Biogeografia cladística

Filogeografia

Análise de parsimonia de endemicidade (PAE)

N/A N/A

Classificação dos métodos

ÁREA TÁXON

Centro de origem

Panbiogeografia

Biogeografia filogenética

Biogeografia cladística

Filogeografia

Análise de parsimonia de endemicidade (PAE)

Séc XXI

Biogeografia transformou-se em algo testável e abandonou a associação irrestrita com taxonomia

Descritivo - Narrativo – Interpretativo (teste)

FORMA – TEMPO - ESPAÇO

Conceitos

• Dispersão – movimento para fora do ponto de origem (dispersal x dispersion). Viajar para nova área, passar por áreas inóspitas e estabelecer uma população. Saltos x Difusão

• Bejerinck´s Law (dispersionista) – tudo está em todo lugar, o ambiente seleciona. Com tempo a dispersão é inevitável para maioria spp. Incapacidade de se adaptar a todos os ambientes. (exceção micróbios)

dispersion

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Conceitos

• Vagilidade – capacidade própria de dispersão

• Pagilidade – disperso por outros (físico ou biológico)

• Extinção – processo natural. Desaparecimento de uma linhagem.

• independe da idade evolutiva, mas depende do status ecológico. Relacionado com tam.populacional, taxa nascimento e morte.

• Extinção em massa, mudanças ambientais – 6 grandes extinções (Pleistoceno, Cretáceo, Permiano com 96% fauna marinha)

Conceitos

• Cosmopolita- largamente distribuído pelo mundoConceito dependente da escala e

nível taxonômicoTerrestres (Homo sapiens, alguns

microorganismos, Falcoperegrinus, planta Scencio, Vespertilionidae)

Mar, poucas espécies cosmopolitas (baleias)

Água doce, grupos de plantas (lentilhas, Salvinia) invertebrados (Daphnia, rotifera, Tardigrada)

Conceitos

• Endemismo – Restrição a um local (surgiu e nunca dispersou; existe em um local dif da origem; existe apenas em parte da dist original). Autóctone, alóctone

• Área de endemismo – onde ocorre 2 ou + organismos (não irmãos), várias definições

• Amplilocado – largamente distribuído (mais de uma área de endemismo)

Conceitos dependem da escala e nível taxonômico

Introduzidas, muitas espécies podem ser levadas pelo homem de propósito ou inadvertidamente (foresia)

Taxonomic relicts, biogeographic relicts = fóssil vivo.

Fragmentação – divisão (vicariância, homem, clima)

Conceitos