padrões de desmatamento e seus efeitos sobre paisagem e a...
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Padrões de desmatamento e seus efeitos sobre paisagem e a
biodiversidade: existem padrões não-lineares ?
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Padrões de desmatamento e limiaresPadrões de transformação da paisagem (desmatamento)
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Padrões de desmatamento e limiaresEfeitos na estrutura da paisagem
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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.
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• 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
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• 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
Percolação em modelos neutros
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• 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
Percolação em modelos neutros
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A paisagem mais neutra é uma paisagem onde as unidades se distribuem de forma totalmente aleatória.
Paisagens neutras com 20% de habitat
Percolação em modelos neutros
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Regras para a definição de patches (manchas)
Regra 1 Regra 2
Regra 3
Percolação em modelos neutros
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Limiar de percolação, Plim, em paisagens neutras:Plim= 0,5928
para a regra 1.
Percolação em modelos neutros
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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
Percolação em modelos neutros
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Outras paisagens neutras fractais
Percolação em modelos neutros
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Limiares e a estrutura da paisagem (regra 1)Percolação em modelos neutros
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Limiares e a estrutura da paisagem (regra 3)
Percolação em modelos neutros
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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).
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Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies
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
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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.
Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies
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
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Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies
Relação entre o sucesso de deslocamento e o número de passos “m”
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Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies
Relação entre o sucesso de deslocamento, o modelo de deslocamento e a proporção de habitat
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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
Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies
Outros resultados com a relação escala de deslocamento/espaçamento
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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).
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Relação entre conectividade estrutural, fragmentação e risco de extinção
Limiares e diversidade biológica
Metzger & Décamps 1997
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4. Limiares e diversidade biológica: um modelo hipotético
Modelo conceitual relacionando diversidade de espécies e proporção de habitat
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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
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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
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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
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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?
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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
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Por que escolhemos Alta Floresta ?
1984 1998
Alta Floresta
Carlinda
0 15 30
km
Área de estudo
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Agricultura
Espinha-de-peixe (EP)
Área de estudo -Área de estudo - Padrões
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Exploração de ouro
Desordenado (DE)
Área de estudo -Área de estudo - Padrões
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Pecuária
Grandes Propriedades (GD)
Área de estudo -Área de estudo - Padrões
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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 .
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Classificação das Imagens
Material e Métodos
Área de estudo (GD 1)
0 2 km
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FlorestaNão Floresta
Área de estudo (GD 1)
0 2 km
Classificação das Imagens
Material e Métodos
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Evolução do desmatamento - Espinha de peixe (EP)
Material e Métodos
1984 1988 1990
1992 1994 1996 1998
1986
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1984 1988 1990
1992 1994 1996 1998
1986
Evolução do desmatamento - Desordenado (DE)
Material e Métodos
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1984 1988 1990
1992 1994 1996 1998
1986
Evolução do desmatamento - Grandes Propriedades (GD)
Material e Métodos
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95% 72% 61%
49% 37% 26% 15%
84%
Evolução do desmatamento - Sim. Aleatória c/ Dep. (SAD)
Material e Métodos
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0
4
8
12
0.11.0
GIL
Proporção de Floresta (Ln)
GD
EPDE
SAD
Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 1
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Mudanças não-lineares
Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 2
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
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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
Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 2
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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
0.00.51.0Proporção de Floresta
FMED
Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 2
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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
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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
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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
Extinções - Material e Métodos
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2300 ha1300 ha
400 ha
O m - 4000 ha - insensível à borda
60 m
45 m
Simulação
Extinções - Material e Métodos
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a - Comparação geral entre os padrões de desmatamento
0
30
60
0.00.51.0Proporção de Floresta
S
GDEP
DESAD
Extinções - Resultados - Hipótese 2
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EP
0
10
20
30
0.00.51.0Proporção de Floresta
S
bordainterior
Sensibilidade à borda
Extinções - Resultados - Hipótese 2
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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)
Extinções - Resultados - Hipótese 2
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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)
Extinções - Resultados - Hipótese 2
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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).
Extinções - Resultados - Hipótese 2
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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)
Extinções - Resultados - Hipótese 2
2000 ha
0
5
10
0.00.51.0
PF
S
Início das perdas
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c - Momento de extinção dos grupos funcionais
1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento- interior, 4000ha, até 120m de deslocamento
Extinções - Resultados - Hipótese 2
2000 ha
0
5
10
0.00.51.0
PF
S Extinção
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c - Momento de extinção dos grupos funcionais
1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento- interior, 4000ha, até 120m de deslocamento
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
Extinções - Resultados - Hipótese 2
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c - Momento de extinção dos grupos funcionais
1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento- interior, 4000ha, até 120m de deslocamento
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
Extinções - Resultados - Hipótese 2
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c - Momento de extinção dos grupos funcionais
1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento- interior, 4000ha, até 120m de deslocamento
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
4 - Grupos pouco sensíveis ao desmatamento- borda, até 500ha, diferentes deslocamentos - poucas extinções
Extinções - Resultados - Hipótese 2
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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.
Extinções - Resultados - Hipótese 3
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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 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
Extinções - Resultados - Hipótese 3
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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 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
Extinções - Resultados - Hipótese 3
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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 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
4 - Grupos pouco sensíveis ao desmatamento - poucas extinções
Extinções - Resultados - Hipótese 3
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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)