Componente de modelagem de padrões geográficos de biodiversidade

Avaliar indicadores de dissimilaridade florística

• distância geográfica, • solo, • padrão espectral (alto rio Negro) • fitofisionomia (SW da Amazônia)

Bruce Nelson (INPA)

Alunos: M. Bianchini; Marcia Abraão (INPA-Ecologia)

Colaboração (imagens PRODES e MNT): Dalton Valeriano (INPE), Tatiana Kuplich (INPE), Marcio Valeriano (INPE)

Colaboração (técnicas de ordenamento): FlaviaCosta, William Magnusson (INPA)

Porque usar indicadores?

• Em quais escalas os dados primários sobre a distribuição de espécies de plantas são confiáveis para detectar padrões de complementaridade floristica?– Toda a América do Sul -- sim– Todo o Brasil -- +/-– Amazônia brasileira -- não

Williams et al., 1996

As grandes manchas azul escuras (supostamente baixo endemismo) correspondem com grandes lacunas de coleta

Nelson et al. 1990

Baixo esforço de coleta Baixo endemismo aparente

(baseado em 729 espécies revisadas na Fl. Neotropica)

Endemismo restrito

alto

baixo

Indicadores (surrogates) de dissimilaridade florística

• Dados de coleções: artefatos de esforço de coleta

• Usar inventários de parcelas padronizadas!• Exemplos recentes na Amazônia:

– Pitman et al. (2001) Ecology– Condit et al. (2002) Science– Tuomisto et al. (2003) Science– Vormisto et al. (2004) J. Ecology– ProVárzea

Surrogates de dissimilaridade para palmeiras: Distância geográfica

soloA escolha do tipo de índice de similaridade tem influência sobre o a importância do surrogate de dissiimilaridade

Resultado com índice qualitativo

Resultado com índice quantitativo

Vormisto et al., 2004. J. Ecol.

Índice qualitativo:

77% da diversidade beta é explicada pela distância geogr. + a parte a distância ambiental correlacionada com a dist. geogr.

• Índices qualitativos dão peso igual a todas as espécies

• Índices quantitativos dão peso maior às poucas espécies comuns

A simples distância geográfica pode ser um boa métrica substituta para diversidade beta!

Vormisto et al., 2004. J. Ecol.

Tuomisto et al 2003, Science: Surrogates para diversidade beta em Pteridófitas da Amaz. ocidental: 122 sítios de terra firme; 1400 km de extensão

Parcial da distância geográfica

Parcial do efeito de distância ambiental

Toda a variância da similaridade floristica dos pares de sítios

Parcial da interação entre distância geográfica e distância ambientalnão

explicada ~ 30%

35%

Padrão espectral como surrogate para diversidade beta no alto rio Negro

100 km

• 15 inventários de árvores

• florestas sobre areia branca

• Índice quantitativo

• Ordenamento MDS

Marcia Abraão, 2005 (dissertação/INPA)

Ordenamento de 15 inventários padronizados

mds eixo 1 (84% da variância explicada)

mds

eix

o 2

(11%

)

Marcia Abraão, 2005 (dissertação/INPA)

O padrão espectral é um bom surrogate para a diversidade beta entre florestas sobre solo arenoso

-2 -1 0 1 2-2

-1

0

1

2

Esc

ore

do o

rden

amen

to

Brilho médio da parcela inventariada (TM 3, 4, e 5)

R2 = 0,96Usando índice de similaridade quantitativo:

padrão espectral explicou 96% da variabilidade do escore de ordenamento

escore explicou 87% da dissimilaridade florística

0,96 * 0,87 = 84%!

Marcia Abraão, 2005 (dissertação/INPA)

Fitofisionomias do RADAM

• São bons surrogates para dissimilaridade?

• O mapa do RADAM é confiável?

Fisionomia florestal é um surrogate para dissimilaridade, ao nível de gênero

Florestas densas c/ composições similares

Florestas abertas c/ composições similares

• Parcelas geograficamente distantes, mas floristicamente similares: mesma fitofisionomia

• Parcelas geograficamente próximas mas floristicamente distantes pertencem a fitofisionomias distintas

Oliveira & Nelson, 2001

A fitofisionomia é um indicador de similaridade das comunidades em

parcelas padronizadas

Precip.

Fitofisionomia

• É um bom indicador de dissimilaridade?

• O mapa do RADAM é confiável?

Florestas adjacentes, com e sem bambu no SW da Amazônia

•Grande dissimilaridade quantitativa

•Pequena dissimilaridade qualitativa

ACA Oliveira 2000 (dissertação/INPA)

As florestas com bambu foram mapeadas pelo RADAM com acuidade?

Erros do RADAM

Omissão = 56%

Comissão = 18%

Acre

Amazonas

Peru

Bianchini 2005; dissertação/INPA

Tarefas incompletas e novas

• Avaliar MODIS como indicador de dissimilaridade florística

• Avaliar geomorfologia como indicador de dissimilaridade

MODIS como indicador de dissimilaridade florística

• Procurar associações entre imagem MODIS x fitofisionomias x comprimento da estação seca

• Problemas com dados de chuva!

Novos mosaicos MODIS

• Usar QA para filtrar pixels com nuvens e montar novo mosaico temporal de reflectância ao NADIR

• Mosaicos atuais são de 16 dias: ainda sujos

2001 2002 2003

Madre de DiosMadre de Dios

Rio Branco, Rio Branco, AcreAcre

Rio Ucayali Rio Ucayali

AndesAndes NA

SA

EO

S D

ata

G

ate

way

Filtrar falhas e artefatos pelos critérios QA e estabilidade temporal

Mancha verde clara

Sombras de núvens não filtradas

Tarefas incompletas e novas

• Avaliar MODIS como indicador de dissimilaridade florística

• Avaliar geomorfologia como indicador de dissimilaridade

Avaliar/utilizar novos planos de informação geomorfológica

• Métricas geomorfológicas sendo preparadas por Marcio Valeriano (INPE);

• Exemplo: Floresta dominada por bambu ocorre em paisagem sui generis: entalhamento de baixa amplitude e alta frequência;

• Esta geomorfologia e a fitofisionomia estão associadas com: argilas expansivas > alta taxas de erosão mecânica > expõe sedimento-mãe > solo pouco intemperizado, alta concentração de cátions

IAI Bamboo Workshop June 14-17 2004

town

pastures

Mature bamboo in forest canopy

Mature bamboo in forest canopy

Topographically defined limits

Recent synchronous bamboo mortality

Fusion of spectral image from Landsat and hill-shade image from SRTM allows inference about subtrate preferences

Bambu presente na área colinosa, a esquerda (cor amarela);

bambu excluido no platô, a direita (cor verde)

Paisagem colinosa: vertisolos, erosão mecânica; Platô: solo podzólico, bambu excluído

Floresta com bambu está associada com zona de soerguimento, paisgam colinosa, altas taxas de erosão, argilas expansivas

Bianchini 2005; dissertação/INPA