Palestra: Evolução do Sistema fluvial da Amazônia e significância do Arco de Purus

PALESTRA AMANHÃ
(Quinta feira, 15 de abril de 2010, 17hs, Auditório do BADPI)

Evolução do Sistema fluvial da Amazônia e significância do Arco de Purus com base na estratigrafia e proveniência de depósitos do Cretáceo Superior e Cenozóico da Amazônia Central

Dr. Afonso Nogueira

Instituto de Geociências

Universidade Federal do Pará

Amazonia: Landscape and Species Evolution

Este livro foi lançado em fevereiro de 2010 e traz muita informação sobre a história das paisagens Amazônicas. Essas informações são muito interessantes para entendermos melhor a origem e organização espacial da diversidade que estudamos. Abaixo, a listagem dos capítulos do livro. Podemos escolher alguns para discutir nas próximas reuniões.


AMAZONIA: LANDSCAPE AND SPECIES EVOLUTION - INDEX:

1 Introduction: Amazonia, landscape and species evolution (Carina Hoorn and Frank P. Wesselingh).

Part I Tectonic processes as driving mechanisms for palaeogeographical and palaeoenvironmental evolution in Amazonia

2 Geological evolution of the Amazonian Craton (Salomon B. Kroonenberg and Emond W.F. de Roever).

3 The Paleozoic Solimões and Amazonas basins and the Acre foreland basin of Brazil (Joaquim Ribeiro Wanderley-Filho, Jaime Fernandes Eiras, Paulo Roberto da Cruz Cunha and Paulus H. van der Ven).

4 Tectonic history of the Andes and sub-Andean zones: implications for the development of the Amazon drainage basin (Andres Mora, Patrice Baby, Martin Roddaz, Mauricio Parra, Stéphane Brusset, Wilber Hermoza and Nicolas Espurt).

5 Cenozoic sedimentary evolution of the Amazonian foreland basin system (Martin Roddaz, Wilber Hermoza, Andres Mora, Patrice Baby, Mauricio Parra, Frédéric Christophoul, Stéphane Brusset and Nicolas Espurt).

6 The Nazca Ridge and uplift of the Fitzcarrald Arch: implications for regional geology in northern South America (Nicolas Espurt, Patrice Baby, Stéphane Brusset, Martin Roddaz, Wilber Hermoza and Jocelyn Barbarand).

Part II Cenozoic depositional systems in Amazonia

7 The Amazonian Craton and its influence on past fluvial systems (Mesozoic-Cenozoic, Amazonia) (Carina Hoorn, Martin Roddaz, Rodolfo Dino, Emilio Soares, Cornelius Uba, Diana Ochoa-Lozano and Russell Mapes).

8 The development of the Amazonian mega-wetland (Miocene; Brazil, Colombia, Peru, Bolivia) (Carina Hoorn, Frank P. Wesselingh, Jussi Hovikoski and Javier Guerrero).

9 Marine influence in Amazonia: evidence from the geological record (Jussi Hovikoski, Frank P. Wesselingh, Matti Räsänen, Murray Gingras and Hubert B. Vonhof).

10 Megafan environments in northern South America and their impact on Amazon Neogene aquatic ecosystems (M. Justin Wilkinson, Larry G. Marshall, John G. Lundberg and Mikhail H. Kreslavsky).

11 Long-term landscape development processes in Amazonia (Georg Irion and Risto Kalliola).

Part III Amazonian climate, past and present

12 Climate variation in Amazonia during the Neogene and the Quaternary (Hubert B. Vonhof and Ron J.G. Kaandorp).

13 Modelling the response of Amazonian climate to the uplift of the Andean mountain range (Pierre Sepulchre, Lisa C. Sloan and Frédéric Fluteau).

14 Modern Andean rainfall variation during ENSO cycles and its impact on the Amazon drainage basin (Bodo Bookhagen and Manfred R. Strecker).

Part IV Cenozoic development of terrestrial and aquatic biota: insights from the fossil record

15 A review of Tertiary mammal faunas and birds from western Amazonia (Francisco Ricardo Negri, Jean Bocquentin-Villanueva, Jorge Ferigolo and Pierre-Olivier Antoine).

16 Neogene crocodile and turtle fauna in northern South America (Douglas Riff, Pedro Seyferth R. Romano, Gustavo Ribeiro Oliveira and Orangel A. Aguilera).

17 The Amazonian Neogene fish fauna (John G. Lundberg, Mark H. Sabaj Pérez, Wasila M. Dahdul and Orangel A. Aguilera).

18 Amazonian aquatic invertebrate faunas (Mollusca, Ostracoda) and their development over the past 30 million years (Frank P. Wesselingh and Maria-Inês F. Ramos).

19 The origin of the modern Amazon rainforest: implications of the palynological and palaeobotanical record (Carlos Jaramillo, Carina Hoorn, Silane A.F. Silva, Fatima Leite, Fabiany Herrera, Luis Quiroz, Rodolfo Dino and Luzia Antonioli).

20 Biotic development of Quaternary Amazonia: a palynological perspective (Hermann Behling, Mark Bush and Henry Hooghiemstra).

Part V Modern perspectives on the origin of Amazonian biota

21 Contribution of current and historical processes to patterns of tree diversity and composition of the Amazon (Hanster Steege, ATDN (Amazon Tree Diversity Network: collective author) and RAINFOR (The Amazon Forest Inventory Network: collective author).

22 Composition and diversity of northwestern Amazonian rainforests in a geoecological context (Joost F. Duivenvoorden and Alvaro J. Duque).

23 Diversifi cation of the Amazonian flora and its relation to key geological and environmental events: a molecular perspective (R. Toby Pennington and Christopher W. Dick).

24 Molecular studies and phylogeography of Amazonian tetrapods and their relation to geological and climatic models (Alexandre Antonelli, Adrián Quijada-Mascareñas, Andrew J. Crawford, John M. Bates, Paúl M. Velazco and Wolfgang Wüster).

25 Molecular signatures of Neogene biogeographical events in the Amazon fish fauna (Nathan R. Lovejoy, Stuart C. Willis and James S. Albert

Part VI Synthesis

26 On the origin of Amazonian landscapes and biodiversity: a synthesis (Frank P. Wesselingh, Carina Hoorn, Salomon B. Kroonenberg, Alexandre Antonelli, John G. Lundberg, Hubert B. Vonhof and Henry Hooghiemstra).

A identificação de componentes bióticos como um problema em biogeografia com exemplos amazônicos

Desde os tempos de Buffon, é bem conhecido que regiões diferentes do planeta hospedam biotas distintas, mas com algumas espécies em comum. Em 1858, o ornitólogo Philip Sclater propôs que um problema importante para a história natural seria estabelecer a “divisões ontológicas mais naturais” do planeta. O próprio Sclater propôs uma destas divisões que depois foi seguida com alguma modificação por Wallace. Esta é a conhecida divisão do mundo em regiões Neotropical, Neártica, Paleotropical etc. As questões levantadas por Sclater continuam modernas mesmo depois de tanto tempo e do advento das ferramentas de geoprocessamento e da sistemática molecular.

Recentemente, em sua proposta de biogeografia evolutiva, Morrone (2009) sugeriu que antes de fazer tais regionalizações biológicas é necessário identificar os componentes bióticos de uma fauna ou flora. Tais componentes bióticos são “conjuntos de táxons integrados espaço-temporalmente que coexistem em determinada área” (Morrone 2009). Do ponto de vista de abordagens conceituais/metodológicas estes componentes bióticos podem ser identificados ou reconhecidos através de traços generalizados da tradição panbiogeografica de Croizat, de áreas de endemismo da tradição da biogeografia cladística e, mais recentemente, dos elementos bióticos propostos por Hausdorf com raízes na biogeografia ecológica.

Como identificar os componentes bióticos na Amazônia? Há tempos a Amazônia é tida como uma região biogeograficamente distinta de outras regiões. Entretanto, as divisões ontológicas internas na Amazônia ainda precisam ser mais bem conhecidas, ainda mais em um sistema com biodiversidade sub-amostrada. Talvez tenha sido o ornitólogo e geólogo Jürgen Haffer, o primeiro a descrever as divisões internas da Amazônia no escopo da teoria dos refúgios. Haffer iniciou uma tradição de se identificar componentes bióticos na Amazônia que se estendeu a vários táxons como plantas e invertebrados. Infelizmente, tal tradição teve seu ímpeto refreado pela conclusão de que a sub-amostragem de biodiversidade na bacia amazônica tinha grande efeito no estabelecimento dos componentes bióticos regionais. A escassez de dados, entretanto, não deve ser desculpa para não se avançar no entendimento das divisões biogeográficas da Amazônia com o risco de considerá-la homogênea do ponto de vista da distribuição das espécies.

Os biólogos que trabalham na Amazônia devem continuar avançando no conhecimento da fauna e flora de vários sub-setores da bacia, bem como sintetizar os conhecimentos esparsos da distribuição destas espécies para elaborar cenários hipotéticos de componentes bióticos. Algumas propostas de componentes bióticos para a Amazônia já existem na forma de áreas de endemismo e de traços generalizados. O quanto estes componentes se aplicam a diversos táxons ainda precisa ser melhor investigado. A identificação de componentes bióticos para a Amazônia é de fundamental importância para se entender os cenários de evolução geobiótica e estabelecer e avaliar as prioridades de conservação regional.

Texto e condução da discussão dia 25: Dr. Sergio Henrique Borges (FVA)

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Artigos para leitura e discussão dia 25 de fevereiro de 2010

Harold, A.S. e Mooi, R.D. 1994. Areas of endemism: definition and recognition criteria. Systematic Biology 43: 261-266.

Hausdorf, B. 2002. Units in biogeography. Systematic Biology 51: 648-652.

Morrone, J. 1994. On the identification of areas of endemism. Systematic Biology 43: 438-441.

Morrone, J. 2004. Panbiogeografía, componentes bióticos y zonas de transición. Revista Brasileira de Entomologia 48: 149-162.

Literatura Complementar

Franco, P.R. e Berg, C.C. 1997. Distributional patterns of Cecropia (Cecropiaceae): a panbiogeographic analysis. Caldasia 19: 285-296.

Morrone, J. 2000. A new regional biogeography of the Amazonian subregion, mainly based on animal taxa. Anales de Instituto de Biología de la UNAM, Serie Zoologia 71: 99-123.

Morrone, J. 2001. Homology, biogeography and areas of endemism. Diversity and Distributions 7: 297-300.

Morrone, J. 2009. Evolutionary biogeography: an integrative approach with case studies. Columbia Press.

Silva, J.M.C, Rylands, A., Fonseca, G. 2005. O destino das áreas de endemismo da Amazônia. Megadiversidade 1: 124-131.

Diversification of the Amazonian biota: reconstructing a complex history

Voltamos às atividades do grupo em 2010 com uma palestra do Dr. Joel Cracraft, curador da coleção de Aves do American Museum of Natural History, NY, EUA. O Dr. Cracraft teve papel importante na evolução da teoria em sistemática, biogeografia e padrões de diversificação, tendo estudado a avifauna de diferentes regiões do mundo. Atualmente, suas principais linhas de pesquisa são: relações filogenéticas entre os grandes grupos de Aves; diversificação e evolução de biotas; teoria e métodos em sistemática e biogeografia; biogeografia histórica e diversificação da biota Neotropical, com ênfase na avifauna Amazônica.

Os principais interesses de sua pesquisa são compreender que mecanismos influenciam a origem e extinção das espécies, que processos no passado foram responsáveis pela origem dos padrões de diversidade e endemismo que vemos hoje e como a história da Terra se relaciona com a evolução das biotas.

A palestra será na sexta feira, dia 5 de fevereiro, às 17hs, no auditório da Biblioteca do INPA.

O Dr. Cracraft também gostaria de conhecer e conversar com pesquisadores interessados em diversificação e biogeografia da Amazônia, na sexta, dia 5, em horário a ser definido. Quem tiver interesse contactar: camilaribas@gmail.com

Dia 25 de fevereiro recomeçam nossas reuniões quinzenais. Aguardamos sugestões de temas e textos!

Fragmentação de distribuições no Pleistoceno

Reunião 10/12 - Bonaccorso et al. 2006

Segue a referência para o artigo da reunião de 10/12:

Bonaccorso, Koch e Peterson (2006). Pleistocene fragmentation of Amazon species ranges. Diversity and Distributions 12:157-164.

Ele será apresentado pela Marina Anciães.

Serra de Curicuriari (Alto Rio Negro, AM)

A Serra de Curicuriari, também conhecida localmente como 'Serra da Bela Adormecida', está localizada entre os rios Curicuriari e Marié no município de São Gabriel da Cachoeira, na Terra Indígena do Médio Rio Negro. A região faz parte do extremo sudoeste da formação do Escudo das Guianas e apresenta florestas de campina, campinarana e terra firme de terra baixa (50-100m), sub-montana (100-500m), montana (500-1000m), alto-montana (1000-1400m). Várias espécies de criptógamas e fanerógamas são conhecidas apenas nessa região da Serra de Curicuriari no Alto Rio Negro.

Contribuição de Charles Zartman.

Biogeografia histórica, ecologia e riqueza de espécies

Cada vez mais a tendência ao se estudar biogeografia - e na verdade qualquer outra área - é a integração com outros campos de pesquisa. Esse foi o tema discutido na primeira reunião e na segunda vimos um exemplo prático de integração com as ferramentas moleculares: a importância da incorporação de informação temporal nos cladogramas.

Um outro componente que tem sido ignorado na biogeografia histórica é a ecologia. Wiens e Donoghue (2004) abordam esse assunto em seu artigo. A biogeografia histórica pode contribuir para a ecologia principalmente em dois pontos: (i) no estudo de padrões de riqueza de espécies em larga escala, já que dispersão e/ou especiação in situ são os principais processos responsáveis pelos padrões regionais de riqueza; e (ii) no estudo de ecologia de comunidades, já que a composição local de espécies depende da composição regional que por sua vez depende de processos biogeográficos em larga escala.

Mas o que determina a distribuição de organismos em larga escala? As características ecológicas das espécies influenciam sua distribuição em escala local. Se levarmos em conta que o padrão de distribuição em larga escala é resultado da interação de processos ocorrendo em escalas menores, então as características ecológicas das espécies tem sim influência em padrões globais. Mas então, quais seriam esses processos? Um dos mais importantes é a dispersão. Mais especificamente, duas questões devem ser levadas em consideração: o processo de conservação filogenética de nicho (phylogenetic niche conservatism), que determina as características ambientais que os membros de um clado toleram, para quais regiões eles são capazes de se dispersar e quais são as barreiras encontradas para essa dispersão. Outra questão é a evolução de nicho (niche evolution) que permite que uma espécie se adapte em uma nova região climática ou condição biológica. Além disso, extinção e emigração também devem ser abordados.

Um bom exemplo para se entender a importância da integração entre ecologia e biogeografia história é o estudo do gradiente latitudinal de riqueza de espécies. Na figura ao lado, cada ponto representa uma espécie. No cenário (a) vemos uma abordagem puramente ecológica, com correlações entre riqueza de espécies em escala local e regional e as características ambientais que influenciam o padrão observado, sem levar em consideração dispersão, especiação e extinção. É uma tentativa de se responder o porquê do padrão de riqueza somente com informações sobre quantas espécies estão presentes no tempo atual. No cenário (b), as informações históricas são incorporadas, permitindo uma análise mais robusta do porquê da distribuição atual das espécies. Com a integração da biogeografia histórica, é fácil perceber que a maioria dos clados teve origem nos trópicos, ou seja, mais tempo para se especiar nas regiões tropicais. Mais área nos trópicos, há cerca de 30-40 milhões de anos atrás, pode ter favorecido a especiação. Além disso, a conservação de nicho pode ter contribuído para poucas espécies terem sido capazes de desenvolver adaptações para regiões temperadas.

Em teoria, tudo funcionando muito bem. Mas, e na prática? Como incorporar as características ecológicas nos modelos de biogeografia? Nosso conhecimento é limitado no que diz respeito a quais espécies ocorrem em um determinado local, quem dirá sobre a ecologia dessas espécies. A solução seria então restringir a amplitude da quantidade de espécies estudadas, focando grupos menores em uma escala espacial mais ampla? Ou então partir para o campo para tentar cobrir as lacunas? Quem sabe os dois juntos, de maneira integrada?

Características ecológicas e a diversificação de plantas nos trópicos
Um artigo publicado recentemente por Pennington et al. (2009) mostra a aplicação de características ecológicas na explicação da história evolutiva e biogeografia de árvores de Florestas Tropicais Sazonalmente Secas (Seasonally Dry Tropical Forests - SDTF). Esses ambientes ocorrem em regiões com pluviosidade anual média menor do que 1.800 mm e com um período seco de 5 a 6 meses, com pluviosidade menor do que 100 mm. Há uma grande variedade de fisionomias de acordo com a variação da pluviosidade, entretanto a vegetação é predominantemente decídua durante a estação seca, possui raras gramíneas e espécies com ausência de adaptações ao fogo, diferentemente de áreas de savana que a circundam.

Mesmo local em área de SDTF no norte de Minas Gerais (Parque Estadual da Mata Seca) durante a estação chuvosa e a estação seca.

Estão distribuídos em manchas disjuntas pelos neotrópicos e os autores acreditam que essa distribuição fragmentada persiste há tempo suficiente para influenciar a diversificação de sua vegetação. É um ambiente com alta diversidade beta, com grande variação taxonômica de acordo com a distância entre as manchas de ocorrência, tanto para famílias quanto para espécies. Além disso, Gentry (1995) propôs a hipótese do "gradiente latitudinal reverso" para SDTF, já que, ao contrário de florestas úmidas, áreas com maior riqueza estariam distantes do equador.

Levando em conta essas particularidades das SDTF aliado à estudos filogenéticos, alguns aspectos surgiram para explicar a história evolutiva desses ambientes:

1. Muitos dos clados estão confinados ou concentrados em SDTF, evidenciando a hipótese da conservação filogenética de nicho. Isso indica que a probabilidade de espécies de mata seca se dispersarem para outra mancha distante é maior do que a probabilidade de uma espécie de um bioma adjacente desenvolver adaptações necessárias para ocupar uma área de SDTF.

2. Espécies endêmicas confinadas à uma certa área de SDTF são monofiléticas e relativamente antigas, frequentemente datadas de antes do Pleistoceno, sugerindo que espécies adaptadas à essas condições de seca tendem a permanecer confinadas à esses ambientes através do tempo evolutivo, ou seja, uma limitação de dispersão que resulta em populações pequenas.

3. Espécies irmãs geralmente ocupam o mesmo núcleo de SDTF, indicando alto grau de estrutura geográfica filogenética e alta limitação de dispersão ao longo da história entre núcleos de SDTF. Explicações para esse fato podem ser buscadas na teoria de biogeografia de ilhas, como a grande distância entre as áreas ou pequeno tamanho de áreas.

Levando em conta essas características, Pennington et al. (2009) se referem aos núcleos de SDTF como uma metacomunidade global e hipotetizam que a estabilidade do bioma e a limitação de dispersão de propágulos explicam o padrão de distribuição de espécies, a estrutura genética da população e a estrutura geográfica filogenética de espécies vegetais de SDTF. Além disso, a hipótese da conservação do nicho explica a nítida separação da evolução desse bioma em relação aos demais biomas neotropicias. Espécies com um ancestral não adaptado às condições de seca teria pouca chance de se inserir nas matas secas. Dessa forma, esse é um exemplo como características ecológicas podem sim influenciar a diversificação de plantas nos trópicos.

Referências:

Gentry (1995). Diversity and floristic composition of neotropical dry forests. In: Bullock SH, Mooney HA, Medina E, eds. Seasonally Dry Tropical Forests. Cambridge: Cambridge Univ.Press. pp. 146–94

Pennington, Lavin e Oliveira-Filho (2009). Woody plant diversity, evolution and ecology in the tropics: perspectives from seasonally dry tropical forests. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 40:437-457.

Wiens e Donoghue (2004). Historical biogeography, ecology and species richness. TREE 19:639-644.