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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.41.2010.tde-11112010-165647
Documento
Autor
Nome completo
Milton Cezar Ribeiro
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2010
Orientador
Banca examinadora
Metzger, Jean Paul Walter (Presidente)
Grelle, Carlos Eduardo de Viveiros
Prado, Paulo Inácio de Knegt López de
Silveira, Luis Fábio
Soares Filho, Britaldo Silveira
Título em português
Modelos de simulação aplicados à conservação de paisagens fragmentadas da Mata Atlântica brasileira
Palavras-chave em português
Conservação da Mata Atlântica
Estrutura da paisagem
Modelos baseados em individuos
Modelos espacialmente explícitos
Resumo em português
Uma efetiva ação de conservação depende de um claro entendimento de como as espécies respondem às características ambientais, em particular à cobertura, configuração espacial e qualidade do habitat. No entanto, nem sempre esses dados estruturais da paisagem estão disponíveis em extensão e escala compatíveis com o planejamento ambiental. Ademais, a obtenção de dados empíricos sobre as respostas das espécies à estrutura da paisagem é longa e custosa, o que exige abordagens alternativas para o entendimento destas relações. Esta tese teve dois objetivos principais: i. gerar informações atualizadas sobre as características espaciais dos remanescentes de Mata Atlântica, estimando a quantidade e distribuição de mata existente ao longo de todo o Domínio fitogeográfico, além de avaliar a distribuição da floresta em relação a características do relevo; ii. avaliar, através de modelos de simulação, o efeito da estrutura da paisagem, qualidade de habitat e atributos das espécies, em processos associados à movimentação de aves. A Mata Atlântica é uma das florestas com maior biodiversidade do planeta, mas está também entre as mais ameaçadas, dado o avançado estágio de perda e fragmentação do hábitat, o que a coloca entre os principais hotspots do planeta. Na primeira parte desta tese, estimamos que a cobertura da Mata Atlântica está entre 12 a 16% (em função de erros de mapeamento), o que representa um valor intermediário em relação às estimativas anteriores (7-8%, ou 22-23%). Os dados de configuração mostram uma situação pouco favorável para conservação das espécies. Mais de 80% dos fragmentos remanescentes são menores que 50 hectares, tamanho extremamente reduzido e incapaz de preservar a maioria das espécies florestais. Ademais, quase a metade da floresta existente está a menos de 100 m de ambientes antropizados, sendo que as áreas mais distantes da borda ficam a aproximadamente 12 km da matriz. Outro fato alarmante é a grande distância média entre os remanescentes de mata (1.440 m), o que torna difícil a movimentação de indivíduos entre fragmentos. A quantidade de unidades de conservação é extremamente reduzida, correspondendo apenas a aproximadamente 1% da Mata Atlântica original, bem abaixo dos 10% sugeridos como mínimo para a manutenção de espécies. As faixas de altitude acima de 1200 m mantêm mais de 20% da cobertura original, enquanto as faixas mais baixas conservam somente 10% da floresta. Algumas diretrizes de conservação e restauração por sub-regiões biogeográficas foram propostas, porém tais regiões apresentaram-se muito extensas para a definição de ações de manejo. Este fato nos levou a sugerir a subdivisão do domínio em 55 novos compartimentos, considerando características de clima e relevo, além dos aspectos biogeográficos. Na segunda parte desta tese, foi desenvolvido o BioDIM (Biologically scaled dispersal model), um modelo baseado em indivíduos que simula a movimentação de aves florestais calibradas para espécies encontradas na Mata Atlântica. O BioDIM inclui vários perfis (i.e. sensibilidades) de espécies, permitindo simular desde espécies muito sensíveis (preferência pelo interior dos fragmentos), até espécies moderadamente generalistas (cruzam até 120 m através de ambientes abertos). Além da sensibilidade a ambientes abertos ou de borda, a área de vida (i.e. requerimento de habitat), e o deslocamento máximo diário ou explorativo (i.e. quando o indivíduo está dispersando) também foram considerados. As simulações com o BioDIM foram feitas para 10.000 paisagens simuladas, apresentando grande variação de porcentagem (de 5 a 70%), agregação e qualidade do habitat, o que nos permitiu estudar uma ampla gama de paisagens, o que não seria viável em estudos empíricos. Os resultados sugerem as características das espécies e a estrutura da paisagem foram igualmente importantes para explicar os processos ecológicos analisados, porém a qualidade de habitat foi pouco influente. A sensibilidade das espécies foi o fator mais importante para explicar a mortalidade de indivíduos e a taxa de dispersão, sendo um fator de efeito secundário para o custo de movimentação e para a taxa de encontros entre indivíduos. A porcentagem de cobertura foi o fator mais influente para custo de movimentação, enquanto para a taxa de encontros o efeito primário foi o tamanho da área de vida. Uma surpresa foi que, ao se avaliar os efeitos para cada perfil de espécie, observou-se que a agregação de habitat foi tão importante quanto a quantidade de habitat para explicar alguns processos, independente da quantidade de habitat, oposto do que tem sido sugerido na literatura. Isto sugere que as variáveis de paisagem são importantes ao longo de todo o processo de conversão do habitat, e devem ser cuidadosamente consideradas na tomada de decisão voltada ao manejo para a conservação de espécies.
Título em inglês
Simulation models applied to the conservation of fragmented landscapes in the Brazilian Atlantic Forest
Palavras-chave em inglês
Atlantic Forest
Fragmentation
Individual based model
Landscape ecology
Resumo em inglês
Effective conservation actions depend on a clear understanding of how species respond to environmental factors, particularly to the amount of habitat and the spatial arrangement and quality of this habitat. However, landscape structure information is not always available to the extent and scale needed to promote effective conservation planning. Additionally, acquiring biological information of how species respond to landscape structure is particularly expensive in time and money. This thesis has two main goals: i. to generate updated information about the amount and spatial distribution of the remnants of the Brazilian Atlantic Forest, combining information on the remaining forest and landscape relief; ii. untangle the effects of landscape structure, habitat quality, and species traits on ecological processes related to the movements of Atlantic Forest bird species, using simulation models. The Atlantic Forest is one of the most biodiverse regions on the planet, but is also among the most threatened because of the high degree of habitat loss and fragmentation, which confer the status of biodiversity "hotspot" on the region. In the first part of the thesis, I estimated that the remaining Brazilian Atlantic Forest occupies between 12-16% of its original extent (considering mapping errors), which is an intermediate estimate compared to previous ones (7-8%, or 22-23%). The spatial distribution of this forest indicates poor conditions for species conservation. More than 80% of the remaining forest is distributed in patches smaller than 50 ha, which is extremely reduced in size and incapable of preserving most of the forest species. Additionally, half of the remaining forest is less than 100 m distant from any edge, and the farthest point within any forest is about 12 km from the surrounding matrix. Another critical point is the high degree of isolation between patches (mean 1 440 m), which impedes the movement of individuals between forest fragments. Protected areas are extremely small, approximately 1% of the original extent, which is below the 10% suggested as the minimum amount for species maintenance. Higher-altitude areas (> 1200 m) retain more than 20% of the original cover; whereas in lower altitudes, such as from 400 to 800 m, only about 10% of the original forest still exists. Some conservation and restoration measures for the entire region and within biogeographical sub-regions are suggested, but I consider the subregions too extensive for defining appropriate management actions. Thus, I refined the subdivision of the entire region into 55 new sub-regions, considering climate and relief characteristics, as well as biogeographical aspects. In the second part of this thesis I developed a program called BioDIM (Biologically scaled dispersal model), an individual-based model calibrated to simulate the movement of Atlantic Forest bird species in fragmented landscapes. Five species profiles (i.e., species sensitivity) are already available in BioDIM, which allows us to simulate movements from highly sensitive species (which avoid forest edges), to moderately generalist ones (capable of crossing 120 m of open matrix). Home-range size (a surrogate for habitat amount requirement) and maximum routine and explorative distances per day can also be set. I generated 10 000 simulated landscapes, varying in habitat amount (5 to 70%), aggregation, and quality, which made it possible to evaluate landscape variability to a degree that would not be possible in real conditions. The results suggest that species traits and landscape structure were both important to explain the ecological processes, but habitat quality contributed relatively little. Species sensitivity was the prime factor in explaining dispersal rate and mortality, and had a secondary effect on movement cost and encounter rate. Habitat amount was the most influential factor to explain movement cost, and home-range size was the prime factor for encounter rate. Astonishingly, we observed that, within species profiles, habitat aggregation was as important as habitat amount to explain several ecological processes, independently of the percentage of forest amount. This is the opposite of what has been observed in the literature. These results indicate that landscape variables are important for all habitat conversion processes, and that they must be carefully considered in decision-making for species conservation management.
 
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Ribeiro_2010.pdf (5.96 Mbytes)
Data de Publicação
2010-11-19
 
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