9.4: Padrões de biodiversidade

A biodiversidade não está distribuída uniformemente no planeta. Por exemplo, o Lago Vitória na África (figura\(\PageIndex{a}\)) continha quase 500 espécies de uma família de peixes chamados ciclídeos antes da introdução do invasor Poleiro do Nilo nas décadas de 1980 e 1990 causar uma extinção em massa. (Observe que esse número não inclui espécies de outras famílias de peixes.) O Lago Huron, o segundo maior dos Grandes Lagos da América do Norte, contém cerca de 79 espécies de peixes, todos encontrados em muitos outros lagos da América do Norte. O que explica a diferença de diversidade entre o Lago Vitória e o Lago Huron? O Lago Vitória é um lago tropical, enquanto o Lago Huron é um lago temperado. O Lago Huron em sua forma atual tem apenas cerca de 7.000 anos, enquanto o Lago Vitória em sua forma atual tem cerca de 15.000 anos. Esses dois fatores, latitude e idade, são duas das várias hipóteses que os biogeógrafos sugeriram para explicar os padrões de biodiversidade na Terra.

Figura\(\PageIndex{a}\): O Lago Vitória, na África, mostrado nesta imagem de satélite, foi o local de uma das descobertas evolutivas mais extraordinárias do planeta, bem como uma vítima da devastadora perda de biodiversidade. (crédito: modificação do trabalho de Rishabh Tatiraju, usando o software NASA World Wind)

A biogeografia é o estudo da distribuição das espécies do mundo no passado e no presente. O trabalho dos biogeógrafos é fundamental para entender nosso ambiente físico, como o meio ambiente afeta as espécies e como as mudanças no ambiente afetam a distribuição de uma espécie. Existem três subcampos principais da biogeografia: biogeografia ecológica, biogeografia histórica (chamada paleobiogeografia) e biogeografia de conservação. A biogeografia ecológica estuda os fatores atuais que afetam a distribuição de plantas e animais. A biogeografia histórica, como o nome indica, estuda a distribuição passada das espécies. A biogeografia de conservação, por outro lado, está focada na proteção e restauração de espécies com base nas informações ecológicas históricas e atuais conhecidas.

Os trópicos têm alta biodiversidade

Um dos padrões mais antigos observados em ecologia é que a biodiversidade normalmente aumenta à medida que a latitude diminui. Em outras palavras, a maior riqueza de espécies ocorre perto do equador e a menor riqueza ocorre perto dos pólos (figura\(\PageIndex{b}\)).

Figura\(\PageIndex{b}\): Este mapa ilustra o número de espécies de anfíbios em todo o mundo e mostra a tendência de maior biodiversidade em latitudes mais baixas. Um padrão semelhante é observado para a maioria dos grupos taxonômicos. O maior número de espécies, 61-144, é encontrado na região amazônica da América do Sul e em partes da África. Entre 21 e 60 espécies são encontradas em outras partes da América do Sul e da África, e no leste dos Estados Unidos e no sudeste da Ásia. Outras partes do mundo têm entre 1 e 20 espécies de anfíbios, com o menor número de espécies ocorrendo nas latitudes norte e sul.

Ainda não está claro por que a biodiversidade se aproxima do equador, mas as hipóteses incluem a maior idade dos ecossistemas nos trópicos versus regiões temperadas, que estavam em grande parte desprovidas de vida ou empobrecidos drasticamente durante a última era glacial. Quanto maior a idade, maior o tempo para a especiação, o processo evolutivo de criação de novas espécies. Outra possível explicação é a maior energia que os trópicos recebem do sol, mas os cientistas não conseguiram explicar como uma maior entrada de energia poderia se traduzir em mais espécies. A complexidade dos ecossistemas tropicais pode promover a especiação ao aumentar a complexidade do habitat, fornecendo assim mais nichos ecológicos (consulte o capítulo Comunidades). Por fim, os trópicos foram percebidos como sendo mais estáveis do que as regiões temperadas, que têm um clima pronunciado e uma sazonalidade diurna. A estabilidade dos ecossistemas tropicais pode promover a especiação. Independentemente dos mecanismos, certamente é verdade que a biodiversidade é maior nos trópicos. Também há um grande número de espécies endêmicas.

Hotspots de biodiversidade

Em 1988, o ambientalista britânico Norman Myers desenvolveu um conceito de conservação para identificar áreas geográficas ricas em espécies e com risco significativo de perda de espécies: hotspots de biodiversidade. Os critérios originais para um hotspot incluíam a presença de 1500 ou mais espécies de plantas endêmicas e 70 por cento da área perturbada pela atividade humana. Espécies endêmicas são encontradas em apenas um local. Por exemplo, todas as espécies de ciclídeos encontradas no Lago Vitória só ocorreram lá. O gaio-azul é endêmico da América do Norte, enquanto a salamandra de Barton Springs é endêmica na boca de uma fonte em Austin, Texas. Espécies endêmicas com distribuições altamente restritas, como a salamandra de Barton Springs, são particularmente vulneráveis à extinção. Se a população de uma espécie generalizada diminuir em uma região, indivíduos de outra região poderão recolonizar o primeiro local, mas isso não é possível para espécies endêmicas. Espécies endêmicas são particularmente comuns em regiões isoladas, como cumes de montanhas ou ilhas. O endemismo é especialmente provável em ilhas grandes e distantes do continente. A identificação de hotspots de biodiversidade ajuda nos esforços de conservação, uma espécie de triagem de conservação. Ao proteger os hotspots, os governos são capazes de proteger um número maior de espécies. Atualmente, existem 34 hotspots de biodiversidade (figura\(\PageIndex{c}\)) contendo um grande número de espécies endêmicas, que incluem metade das plantas endêmicas da Terra.

Figura\(\PageIndex{c}\): A Conservation International identificou 34 hotspots de biodiversidade, que cobrem apenas 2,3% da superfície da Terra, mas são endêmicos de 42% das espécies de vertebrados terrestres e 50% das plantas do mundo. Os pontos ativos são sombreados em vermelho, roxo, amarelo ou laranja. Os exemplos incluem a Província Florística da Califórnia, os Andes Tropicais, o Mediterrâneo Básico, a Província Florística do Cabo e a Polinésia-Micronésia.

Hotspots de biodiversidade na África do Sul

Uma rica diversidade de espécies é encontrada na África do Sul. Com uma superfície terrestre de aproximadamente 148.000 km ² (cerca de 57.000 milhas quadradas), representando aproximadamente 1% da superfície total da Terra, a África do Sul contém 10% do total de espécies de aves, peixes e plantas conhecidas do mundo e 6% das espécies de mamíferos e répteis do mundo.

Essa riqueza natural está ameaçada pela expansão da população humana e pela crescente demanda que ela impõe ao meio ambiente. O Karoo (figura\(\PageIndex{d}\)) e o Cabo são hotspots de biodiversidade na África do Sul. A África do Sul tem uma ampla gama de condições climáticas e muitas variações na paisagem, criando uma variedade de nichos ecológicos, que podem promover a diversidade de espécies. Essas várias paisagens dão origem aos biomas que permitem a sobrevivência de uma grande variedade de vida.

Figura\(\PageIndex{d}\): Mapa da África do Sul, ilustrando o Karoo, uma região seca com verões quentes e invernos frios. Imagem de (WT-shared) NJR ZA em wts wikivoyage (CC-BY-SA).

Mais de 20.300 espécies de plantas com flores ocorrem na África do Sul (figura\(\PageIndex{e}\)). Uma das seis áreas mais importantes de crescimento de plantas no mundo está no Cabo Ocidental. A maioria das 2.000 espécies de plantas ameaçadas é encontrada nos fynbos no Sudoeste do Cabo (figura\(\PageIndex{f}\)).

Figura\(\PageIndex{e}\): Vegetação do Karoo perto de Willowmore, Cabo Oriental, África do Sul. Imagem de Winfried Bruenken (CC-BY-SA).

Figura\(\PageIndex{f}\): Vegetação dos fynbos em Western Cape, África do Sul. Imagem de Joachim Huber (CC-BY-SA).

A África do Sul abriga 243 espécies de mamíferos. Entre as 17 espécies ameaçadas na África do Sul estão o rinoceronte preto, o pangolim e a toupeira dourada gigante. O antílope azul e o quagga (figura\(\PageIndex{g}\)) foram extintos. Das mais de 800 espécies de aves, 26 estão ameaçadas, incluindo o pinguim, o abutre-do-cabo, a águia marcial (figura\(\PageIndex{h}\)) e o papagaio do Cabo. No total, 370 répteis e anfíbios ocorrem na região, dos quais 21 estão ameaçados. Seis deles estão ameaçados de extinção. Dos 220 peixes de água doce na África do Sul, 21 estão ameaçados. Existem mais de 2.000 espécies de peixes marinhos. Embora muitas espécies de insetos permaneçam não identificadas, sabe-se que ocorrem 80.000 insetos.

Figura\(\PageIndex{g}\): A quagga (Equus quagga quagga), agora extinta, é tecnicamente uma subespécie da zebra das planícies. Imagem de Stanford Woods (domínio público).

Figura\(\PageIndex{h}\): A águia marcial (Polemaetus bellicosus) é uma das espécies de aves ameaçadas encontradas na África do Sul. Imagem de Charles J. Sharp (CC-BY-SA).

Modificado por Melissa Ha de Biodiversidade e Biomas do Grau 10 de Ciências da Vida por Siyavula (CC-BY)

A heterogeneidade espacial e temporal promove a biodiversidade

A heterogeneidade ambiental se refere à falta de uniformidade em uma área. As regiões espacialmente heterogêneas são compostas por áreas menores com vegetação contrastante, disponibilidade de água e nutrientes, solos e rochas ou outras características. Em regiões temporalmente heterogêneas, as condições flutuam com o tempo. A heterogeneidade promove a riqueza de espécies ao aumentar o número de nichos ecológicos, e regiões heterogêneas são, portanto, prioridades com relação à conservação da biodiversidade. Algumas regiões são mais heterogêneas do que outras. Por exemplo, um pântano consiste em muitos microhabitats que diferem no tipo de solo e na disponibilidade de água, e os níveis de água mudam com as estações. Outras regiões, como as pastagens temperadas no centro-oeste dos Estados Unidos, são relativamente homogêneas (uniformes). Assim como a biodiversidade pode ser avaliada em uma variedade de escalas, a heterogeneidade pode ser medida em grandes escalas (como dentro de um bioma inteiro) ou em pequenas escalas (como dentro de um único prado).

Atribuições

Modificado por Melissa Ha a partir das seguintes fontes:

• Importância da biodiversidade a partir da biologia ambiental por Matthew R. Fisher (licenciado sob CC-BY)
• A crise da biodiversidade e o prelúdio da biologia da conservação e da biodiversidade da biologia geral pela OpenStax (licenciada sob CC-BY)