Padrões de desmatamento e seus efeitos sobre paisagem e a ...ecologia.ib.usp.br/lepac/eco_paisagem/3.limiares.pdf · Padrões de desmatamento e seus ... DA ESTRUTURA DA PAISAGEM

Padrões de desmatamento e seus efeitos sobre paisagem e a

biodiversidade: existem padrões não-lineares ?

Padrões de desmatamento e limiaresPadrões de transformação da paisagem (desmatamento)

Padrões de desmatamento e limiaresEfeitos na estrutura da paisagem

Padrões de desmatamento e limiares

• As mudanças na estrutura da paisagem caracterizam-se por serem não-lineares.

• Limiares críticos podem ser definidos como faixas de transição nas quais pequenas mudanças na estrutura espacial da paisagem produzem mudanças bruscas nas respostas ecológicas.

• A percolação é uma propriedade utilizada inicialmente para descrever fluxo de líquidos e condutividade elétrica de matérias heterogêneas, como géis, polímeros, vidros.

PercolaNão-Percola

Modelos de dinâmica da paisagem - III

Percolação em modelos neutros

• A percolação foi inicialmente aplicada em paisagens “neutras” (obtidas por modelos neutros)• Os modelos neutros podem ser definidos como um conjunto de regras para se criar um padrão espacial na ausência de um determinado processo sob estudo.

Paisagem neutra Paisagem realvs


• A paisagem mais neutra é uma paisagem onde as unidades se distribuem de forma totalmente aleatória.

P= 0,1

Paisagem neutra com 10% de habitat


A paisagem mais neutra é uma paisagem onde as unidades se distribuem de forma totalmente aleatória.

Paisagens neutras com 20% de habitat


Regras para a definição de patches (manchas)

Regra 1 Regra 2

Regra 3


Limiar de percolação, Plim, em paisagens neutras:Plim= 0,5928

para a regra 1.


Outras paisagens neutras paisagens hierárquicas

P= 0,4

Paisagem neutra com 20% de habitat

P= 0,4P= 0,2

P= 0,2

P= 0,4

P= 0,4P= 0,2

P= 0,2P= 0,15

P= 0,3

P= 0,15

P= 0,05

P= 0,05

P= 0,1

P= 0,15

P= 0,15

P= 0,05

P= 0,05

P= 0,1

P= 0,3


Outras paisagens neutras fractais


Limiares e a estrutura da paisagem (regra 1)Percolação em modelos neutros

Limiares e a estrutura da paisagem (regra 3)


Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies

Kimberly With & Anthony KingDispersal success on fractal landscapes: a consequence oflacunarity thresholdsLandscape Ecology 14: 73-82

• A capacidade de deslocamento das espécies pode ser mais importante que parâmetros demográficos na persistência e abundância de uma espécie numa paisagem fragmentada.• O sucesso na localização de novos habitats depende de uma relação entre a capacidade de deslocamento da espécie (escala de movimentação) e o espaçamento dos habitats (escala de fragmentação).


Objetivo: simular o sucesso na dispersão em paisagens com diferentes estruturas

Simulação das paisagens:• 13 níveis de abundância de habitat

(P= 0,01, 0,05, 0,1, 0,2 ....0,9, 0,95, 0,99)• 1 paisagem aleatória e 3 paisagens fractais (H= 0, 0,5, 1)• Total: 52 tipos de paisagens

Simulação de deslocamento:• Em cada modelo de deslacamento, a espécie sai de um pixel de habitat e caminha “m” pixels.• O sucesso caracteriza-se por encontar um novo pixel de habitat.


1. Modelo de deslocamento aleatórioMove-se numa direção e numa distância aleatória a cada passoProbabilidade de sucesso = 1 – (1 – P)m

2. Modelo de deslocamento area limited dispersalMove-se apenas num dos 4 pixels de contato ortogonal a cada passo; a direção é aleatóriaProbabilidade de sucesso avaliada para 1000 simulações


Relação entre o sucesso de deslocamento e o número de passos “m”


Relação entre o sucesso de deslocamento, o modelo de deslocamento e a proporção de habitat

AUTOR EFEITO LIMIAR

With & King 1999 sucesso na dispersão 0,1 < P < 0,4

Wiens et al. 1997 taxa de movimentação de coleópteros(menor para p < 0,2) (expr. em micro-escala).

P < 0,2

Farigh 1997 persistência de populações em paisagensfragmentadas (simulação)

P < 0,2

Andrén 1994 tipo de efeito da fragmentação em aves emamíferos (área vs disposição) (revisão)

0,1 < P < 0,3


Outros resultados com a relação escala de deslocamento/espaçamento

Conseqüências dos limiares na propagação de perturbações

Valores de P > Plimfavorecem perturbações que se propagam pelo habitat (fogo, certos parasitas).

Valores de P < Plimfavorecem perturbações que se propagam pela matriz (espécies exóticas invasoras, espécies generalistas).

Relação entre conectividade estrutural, fragmentação e risco de extinção

Limiares e diversidade biológica

Metzger & Décamps 1997

4. Limiares e diversidade biológica: um modelo hipotético

Modelo conceitual relacionando diversidade de espécies e proporção de habitat

Conseqüências dos limiares nos riscos de extinção

Boa parte dos modelos de extinção é exponencial, i.e. apresenta limiares

Exemplo de Lande 1987:limiar varia em função das características das espécies

Conseqüências dos limiares nos riscos de extinção

AUTOR ORGANISMO ESTUDADO Plim

McLellan et al.1986

espécies com baixa capacidade de dispersãoe com grandes exigências de habitat.

0,4 < Plim < 0,6

Lande 1989 espécies com alto potencial demográfico(alta fecundidade e sobrevivência) (modelode metapopulação)

0,25 < Plim < 0,5

Naiman et al. 1989 diversidade de espécies em geral (modelo) Plim próximo de0,5

Frankham 1995 Drosophila melanogaster, D. virilis e Musmusculus

Plim próximo de0,5

Aumento exponencial do risco de extinção para P próximo de 0,5

PADRÃO DE DESMATAMENTO E EVOLUÇÃO DA ESTRUTURA DA PAISAGEM EM ALTA

FLORESTA (MT)

Dissertação de mestrado

FRANCISCO JOSÉ BARBOSA DE OLIVEIRA FILHO

Orientador: Jean Paul Metzger

Existem mudanças bruscas na estrutura da paisagem nos padrões mais comuns de desmatamento na Amazônia brasileira?

Quais são as conseqüências dessas alterações para a comunidade biológica?

Área de estudo

Área de estudo

Alta Floresta

Carlinda

0 15 30

km

Rio

Teles

Pires

Imagem TM-LANDSAT WRS 227_067 de 28/06/1998

área de estudoAmazônia Legal

Por que escolhemos Alta Floresta ?

1984 1998

Alta Floresta

Carlinda

0 15 30

km

Área de estudo

Agricultura

Espinha-de-peixe (EP)

Área de estudo -Área de estudo - Padrões

Exploração de ouro

Desordenado (DE)


Pecuária

Grandes Propriedades (GD)


Seleção das áreas de estudoMaterial e Métodos

Desordenado (DE)

Espinha de peixe (EP)

Grandes prop. (GD)

Padrões de desmatamento

Imagem TM-LANDSAT WRS 227_067 de 28/06/1998 .

Classificação das Imagens

Material e Métodos

Área de estudo (GD 1)

0 2 km

FlorestaNão Floresta

Área de estudo (GD 1)

0 2 km

Classificação das Imagens

Material e Métodos

Evolução do desmatamento - Espinha de peixe (EP)

Material e Métodos

1984 1988 1990

1992 1994 1996 1998

1986

1984 1988 1990

1992 1994 1996 1998

1986

Evolução do desmatamento - Desordenado (DE)

Material e Métodos

1984 1988 1990

1992 1994 1996 1998

1986

Evolução do desmatamento - Grandes Propriedades (GD)

Material e Métodos

95% 72% 61%

49% 37% 26% 15%

84%

Evolução do desmatamento - Sim. Aleatória c/ Dep. (SAD)

Material e Métodos

0

4

8

12

0.11.0

GIL

Proporção de Floresta (Ln)

GD

EPDE

SAD

Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 1

Mudanças não-lineares


Padrões Índices

NF FMED GIL IHP

DE L NL NL NL

EP L NL NL L

GD L NL NL NL

SAD NL NL NL NL

Evolução linear

0

40

80

120

160

0.00.20.40.60.81.0

proporção de floresta

Nº d

e Fr

agm

ento

s

DE

EP

GD


Padrão - DE

0

4

8

12

0.00.51.0Proporção de Floresta

Gra

u de

is

olam

ento

Evoluções não-lineares

Padrão - GD

0

2500

5000

7500


FMED


DE

0

2500

5000

7500

0.00.51.0

FME

D

GD

0

2500

5000

7500

0.00.51.0

PF

FME

D

EP

0

2500

5000

7500

0.00.51.0

SAD

0

2500

5000

7500

0.00.51.0

PFPC

PC PC

PC

Momento das mudanças bruscas Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 3

Definição dos grupos funcionais

Capacidade de Deslocamento

0 m

60 m

120 m

240 m

480 m

Área de vida

4000 ha

2000 ha

1000 ha

500 ha

250 ha

125 ha

Efeito de Borda

sensível

insensível

Extinções - Material e Métodos

Definição dos grupos funcionais

Capacidade de Deslocamento

0 m

60 m

120 m

240 m

480 m

Área de vida

4000 ha

2000 ha

1000 ha

500 ha

250 ha

125 ha

Efeito de Borda

sensível

insensível O m - 4000 ha - insensível

Total de 60 gruposfuncionais


2300 ha1300 ha

400 ha

O m - 4000 ha - insensível à borda

60 m

45 m

Simulação


a - Comparação geral entre os padrões de desmatamento

0

30

60


S

GDEP

DESAD

Extinções - Resultados - Hipótese 2

EP

0

10

20

30


S

bordainterior

Sensibilidade à borda


Padrões dedesmatamento

Riqueza de espécies deinterior

(valores de q*)DE x EP 3,09

DE x GD 2,47

DE x SAD 9,69*

EP x GD 5,44*

EP x SAD 9,51*

GD x SAD 10,99*

Efeito de bordaComparação da perda de espécies sensíveis ao efeito de borda nos padrões.

(qcrít. = 3,86 ; gl (k)3, 44; p≤0,025) (n = 24, em cada padrão)


Efeito de deslocamento

Padrões dedesmatamento

Nãocruza

60m 120m 240m 480m

DE x EP 2,61 2,60 1,73 1,29 1,80

EP x GD 3,45 3,02 2,12 1,51 1,15

DE x GD 1,29 0,94 0,67 0,34 0,61

DE x SAD 7,94* 7,73* 7,87* 7,76* 7,75*

EP x SAD 7,06* 6,45* 6,45* 6,34* 6,34*

GD x SAD 8,42* 7,72* 7,72* 7,28* 6,99*

Resultado do teste de Tukey (qcrít. = 4,37 ; gl (k) 3, 44; p ≤ 0,01) (n = 24)


Efeito de área mínima

Padrões de desmatamento q* qcrítico gl (3)

DE x EP 0,99 3,53 26

DE x GD 1,32 3,58 21

EP x GD 0,83 3,58 21

DE x SAD 3,51* 3,49 33

EP x SAD 5,71* 3,49 33

GD x SAD 4,21* 3,53 28

Resultado do teste de Tukey para espécies de 1000 ha de área de vida (p ≤ 0,05).


2000 e 4000ha - sem diferenças

500 e 1000ha - SAD ≠ padrões reais

250ha - SAD ≠ DE

125ha - não se extinguiram

b - Comparação do início das perdas p/ padrões não-lineares(Área de vida)


2000 ha

0

5

10

0.00.51.0

PF

S

Início das perdas

c - Momento de extinção dos grupos funcionais

1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento- interior, 4000ha, até 120m de deslocamento


2000 ha

0

5

10

0.00.51.0

PF

S Extinção



2 - Grupos sensíveis ao desmatamento e ao padrão de desmatamento -interior, 500 a 2000ha, deslocamento não influi

- borda, 4000, até 60m padrões mais agregados diferem dos mais fragmentados






3 – Grupos sensíveis ao desmatamento, porém insensíveis ao padrão- borda, 1000 a 2000ha, deslocamento variadoquanto maiores as capacidades de deslocamento e menores as exigências de áreas de vida, mais tarde ocorre a extinção






3 – Grupos sensíveis ao desmatamento, porém insensíveis ao padrão- borda, 1000 a 2000ha, deslocamento variadoquanto maiores as capacidades de deslocamento e menores as exigências de áreas de vida, mais tarde ocorre a extinção

4 - Grupos pouco sensíveis ao desmatamento- borda, até 500ha, diferentes deslocamentos - poucas extinções


Mudanças bruscas estruturais e o momento de extinção de cada grupo funcional

1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamentoOs padrões reais apresentaram coincidência entre as perdas degrupos funcionais e o FMED.



1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamentoOs padrões reais apresentaram coincidência entre as perdas de grupos funcionais e o FMED.

2 - Grupos sensíveis ao desmatamento e ao padrão de desmatamentoocorrem diferentes relações entre extinções e mudanças na paisagem: SAD, EP e DE - GIL GD e IHP





3 – Grupos sensíveis ao desmatamento, porém insensíveis ao padrão





3 – Grupos sensíveis ao desmatamento, porém insensíveis ao padrão

4 - Grupos pouco sensíveis ao desmatamento - poucas extinções


Importância de limiares para a conservação

Em determinadas circunstâncias, uma pequena alteração da paisagem pode provocar grandes alterações funcionais (boas ou ruins).

Pequenas alterações podem levar àruptura da continuidade (ou ao estabelecimento desta continuidade)

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