Metodologias para levantamentos da biodiversidade brasileira

Metodologias para levantamentos da biodiversidade brasileira

(Parte 1 de 3)

Metodologias para Levantamentos da Biodiversidade Brasileira1.

Paulo Oswaldo Garcia2 & Patrícia Carneiro Lobo-Faria3 .

1 Texto apresentado ao programa de pós-graduação em “Ecologia aplicada ao manejo e conservação dos recursos naturais” como parte das exigências para a conclusão da disciplina “Estágio em Docência”. 2 Mestrando no programa Ecologia aplicada ao manejo e conservação dos recursos naturais, com o apoio financeiro da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). 3 Professora Doutora Patrícia Carneiro Lobo-Faria, Departamento de Botânica.

Universidade Federal de Juiz de Fora

Compreendendo a estrutura horizontal e vertical da comunidade2
Algumas metodologias para pesquisas em comunidades5
Metodologias com área definida (plot sampling)5
Parcelas5
Transectos6
Metodologia sem área definida (plotless sampling)9
Ponto-quadrante9
Metodologias de captura e recaptura1
Método Lincoln-Peterson1
Métodos de remoção13
Outras formas qualitativas de levantamento da fauna13
Medidas de biodiversidade14
Curva do coletor ou curva espécie-área14
Índices de diversidade e medida de eqüabilidade15
Formas de comparação entre comunidades17
Índices de similaridade17
Índices qualitativos17
Índices quantitativos18

A biodiversidade no Brasil: um legado de nossos colonos. A grande biodiversidade existente no Brasil faz com que este seja interpretado como um reservatório natural de espécies (Ayres et al. 2005, Valente et al. 2006), possuindo inúmeros elementos raros da fauna e flora. Esta enorme riqueza de espécies rendeu ao país o título de “nação biologicamente saudável” (Mittermeier et al. 2005). Estima-se que atualmente sejam conhecidas cerca de 200.0 espécies no Brasil (Lewinsohn & Prado 2005), sendo esta diversidade biológica muitas vezes explorada de forma não sustentável, gerando danos ambientais irreversíveis.

Historicamente, as espécies da fauna e flora encontradas no Brasil representaram objeto de estudos de historiadores naturais europeus, os quais pretendiam inventariar e explorar o patrimônio existente (Giulietti et al. 2005). Desse modo, iniciou-se o processo de fragmentação da paisagem brasileira caracterizado, inicialmente, pela remoção da cobertura vegetal original para implementação de vias de acesso e construção de vilas (Azevedo 1964). A redução das fisionomias florestais ocasiona a diminuição do valor intrínseco da biodiversidade, havendo perda de variabilidade genética, de espécies e de hábitats ou ecossistemas (Nakajima 2006). Este efeito é pronunciado nas formações localizadas sob o domínio da Mata Atlântica, que sofre pressões desde o início do século XVI, por exemplo, com a exploração do pau-brasil (Caesalphinia echinata) e que, atualmente, devido a crescente industrialização da região sudeste abriga uma grande parcela da população (Azevedo, 1964, Ayres et al. 2005). Hoje, restam menos de 8% da cobertura florestal original (MMA 2000, Ayres et al. 2005), cuja carência de informações sobre a composição e estrutura destas comunidades (Oliveira-Filho et al. 2005) dificulta a implementação de ações conservacionistas (MMA 2000), além de impedir a compreensão da paisagem regional.

Diante da extinção de espécies causada por atividades antrópicas, proporcionando a redução da diversidade e perda de potencialidades naturais que impulsionam a biotecnologia (Martins & Santos 1999), torna-se urgente o desenvolvimento de pesquisas que visam inventariar e quantificar a riqueza de espécies, possibilitando a compreensão da estrutura e do funcionamento de comunidades e, concomitantemente, subsidiando a elaboração de atividades de manejo e estratégias que têm por objetivo a conservação da paisagem.

Compreendendo a estrutura horizontal e vertical da comunidade. Alguns parâmetros básicos usados para descrever as populações e comunidades são freqüência, densidade, cobertura e biomassa, dos quais se podem calcular outras métricas ecológicas importantes como forma de distribuição espacial, diversidade de espécies e produtividade (Brower & Zar 1984). A análise de estrutura é realizada, ainda, por meio de classes de altura – estrutura vertical – sendo as inferências realizadas a partir de estratos definidos aleatoriamente ou por classes de tamanhos calculadas por fórmulas matemáticas. Há uma vasta literatura disponível relatando como se deve proceder para a realização dos cálculos para a obtenção destes parâmetros ecológicos como, por exemplo, Müeller-Dombois & Ellenberg 1974, Brower & Zar 1984, Magurran 1988, Zar 1999, Krebs 2001, Pinto-Coelho 2002, Cullen Jr. et al. 2004. Devese atentar durante o delineamento do projeto a fatores tais como, o local a ser inventariado e o tempo que será necessário para a realização do estudo, o tamanho das unidades amostrais e o número de repetições que assegurem que a composição da comunidade tenha sido devidamente representada (Santos 2004).

Pesquisas que objetivam disponibilizar informações sobre a história natural, populações, comunidades e produtividade são realizadas, preferencialmente, por meio de amostragens quantitativas. Levantamentos qualitativos, também, podem ser utilizados para aqueles fins obtendo dados relativos de abundância, porém, são normalmente usados para obtenção de dados categóricos, disponibilizando informações relativas à presença/ausência de espécies (Eaton 2004).

Inicialmente, quantifica-se o número de espécies encontradas na área de estudo, conhecido como riqueza de espécies, podendo então acessar a informação de quantos indivíduos de cada espécie existem na amostra, disponibilizando dados relativos à abundância (Brower & Zar 1984, Durigan 2004). É importante ressaltar que o ideal seria o estudo abranger toda a diversidade de espécies presentes no ambiente que satisfizesse o critério de inclusão estabelecido pelo observador, caracterizando um censo. No entanto, na maioria das ocasiões isto não é possível devido ao elevado consumo de tempo e recursos, além da necessidade da reunião de uma grande equipe de pesquisadores. Desse modo, os dados coletados em campo representam uma amostra da comunidade local, sendo influenciados pelo esforço amostral, pelo tamanho da área amostrada e pela heterogeneidade de ambientes e formas de distribuição espacial das populações nas comunidades inventariadas (Brower & Zar 1984, Durigan 2004).

A freqüência é um descritor do número de observações realizadas pelo pesquisador de seu objeto de estudo (p.e. espécie), expressa normalmente em forma de porcentagem. Esse parâmetro pode ser absoluto (1), quando calculado em função de uma área amostral ou outra subdivisão criada pelo pesquisador e relativo (2), obtido pela proporção entre a freqüência absoluta de determinada espécies e a soma das freqüências absolutas das demais espécies inventariadas.

(1) FA(i) =x 100 (2) FR(i) = x 100

Freqüência:

Onde: FA(i), freqüência absoluta do evento/espécie i (%); p, número de vezes que determinado evento ou espécie ocorre; P, apontador total observações registradas pelo pesquisador. FR(i), freqüência relativa do evento/ espécie i.

Esse parâmetro está correlacionado com o tamanho da população e, principalmente, com a forma de distribuição dos indivíduos no ambiente, auxiliando na identificação de como algumas populações ocupam o espaço físico (Brower & Zar 1984, Pinto-Coelho 2002, Cullen Jr. et al. 2004).

A densidade é um parâmetro ecológico que revela a ocupação do espaço pelo indivíduo e, assim como a freqüência, pode-se calcular as densidades absoluta (3) e relativa (4). A densidade absoluta expressa o número total de indivíduos de uma determinada espécie em uma área/volume total amostrada, enquanto que a densidade relativa é a relação entre a abundância total de uma determinada espécie na amostra e a abundância total da amostra.

p FA(i)

(3) DA(i)=(4) DR (i)= x 100

Densidade:

Onde: DA(i), densidade absoluta (ind./unidade de área/volume) de uma determinada espécie i ; ni, número total de indivíduos amostrados da espécie i; A, área/volume total amostrada. DR(i), densidade relativa de uma determinada espécie i (%).

Em muitos estudos populacionais são comuns as observações de extensas áreas de hábitats desfavoráveis para o estabelecimento da espécie. Neste caso, é preferível o cálculo da densidade ecológica, expressa como a faixa ocupada de hábitat favorável para o estabelecimento da população em relação à faixa total de hábitat favorável.

Já em estudos envolvendo a fauna, determinações acuradas de densidade absoluta frequentemente são difíceis de obter ou impossíveis. Assim, calcula-se um parâmetro conhecido como “índice de densidade”, o qual pode ser obtido como, por exemplo, o número de indivíduos por tempo de observação ou número de espécimes por armadilha, não havendo a demarcação de uma área específica (Brower & Zar 1984).

freqüência e densidade para a compreensão da comunidade local

Já em levantamentos de vegetação, a determinação de um indivíduo muitas vezes não é possível, resultando na sub ou superestimação do parâmetro de densidade. Com isso, os cálculos de biomassa ou cobertura são mais desejáveis em detrimento da

A biomassa é obtida por meio da massa de cada indivíduo de uma população ou grupo da população, sendo expressa normalmente por unidade de área ou volume. É um importante parâmetro para visualizar a estrutura trófica de uma comunidade, principalmente onde ocorram grandes diferenças de tamanho entre as espécies. Em estudos botânicos, o cálculo da biomassa normalmente envolve a retirada do indivíduo do ambiente para futura pesagem no laboratório, caracterizando uma metodologia destrutiva. Comumente, o que se observa é o cálculo do volume de madeira ou o cálculo da biomassa de parte dos indivíduos como, por exemplo, das folhas (Brower & Zar 1984, Durigan 2004). Ainda em trabalhos relacionados à vegetação, outro parâmetro obtido é a cobertura, caracterizada pela área de solo ocupada por um indivíduo, calculada a partir de uma projeção perpendicular, em relação ao solo, da parte área da planta. Esse parâmetro pode ser obtido por meio de estimativas, em campo, do diâmetro da copa de cada indivíduo (utilizado para os estratos herbáceos e arbustivos) ou através da área basal de espécimes arbóreos.

Após as estimativas de freqüência, densidade e dominância relativas (esta última obtida por meio da área basal) é possível computar o valor de importância, o qual equivale a soma destes três parâmetros (Müeller-Dombois & Ellenberg 1974). Em virtude dos parâmetros freqüência, densidade e dominância relativas obterem um valor máximo de 100% cada, o maior valor atingido pelo valor de importância será 300 (Müeller-Dombois & Ellenberg 1974).

Valor de importância:

Onde: VI(i), valor de importância da espécie i; DoR(i), dominância relativa da espécie i.

Algumas metodologias para pesquisas em comunidades: Metodologias com área definida (Plot Sampling).

Parcelas. A metodologia de parcelas geralmente se constitui em estabelecer em campo ou laboratório pequenas unidades amostrais de tamanho conhecido que podem possuir as mais variadas formas como retângulo, quadrados ou círculos. A alocação das várias unidades permite a repetição da metodologia em uma grande comunidade, possibilitando uma representação adequada da diversidade local. Para o cálculo dos parâmetros ecológicos deve-se computar as fórmulas mencionadas anteriormente.

Trabalhos desenvolvidos a partir de parcelas são mais comuns em levantamentos de comunidades vegetais, mas também podem ser utilizadas para pesquisas que englobam a fauna, inventariando animais de lenta locomoção e/ou sésseis ou, ainda, vestígios da presença de animais no ambiente (Brower & Zar 1984), como pegadas e fezes (Cullen Jr. et al. 2004).

Transectos. O transecto pode ser definido como uma faixa amostral de uma comunidade com comprimento e largura variáveis – a serem definidos de acordo com o interesse do pesquisador. O uso de transectos é extremamente útil em pesquisas que visem caracterizar áreas ecotonais ou áreas em diferentes estádios sucessionais, ou seja, regiões onde haja gradientes de transição entre comunidades (Brower & Zar 1984). Caso o objetivo da pesquisa seja caracterizar a composição florística de uma área, então, o transecto deve ser estabelecido conectando dois pontos escolhidos aleatoriamente. Porém, caso pretenda-se caracterizar um gradiente de transição ecológico, então, a orientação do transecto deve ser a mesma do gradiente (Brower & Zar 1984). Transectos cinturões: constituem na amostragem de uma enorme faixa do ambiente, normalmente, estabelecendo-se uma grande parcela retangular, a qual pode ser subdivida em parcelas menores. Estes cinturões são repetidos na comunidade inventariada a fim de obter uma melhor representação da composição da área (Brower & Zar 1984). Para o cálculo dos parâmetros ecológicos na metodologia de transectos cinturões deve-se utilizar as mesma fórmulas computadas na metodologia de parcelas (Brower & Zar 1984). Transecto de linha: metodologia amplamente usada por ecólogos da fauna, caracterizada pelo estabelecimento de faixas de comprimento conhecido ao longo da área amostral acompanhada de “caminhadas sazonais” pelo percurso do transecto. Trilhas no interior de formações vegetais podem representar transectos lineares para o levantamento de espécies da fauna. Ao percorrer o transecto, o pesquisador registra todos os indivíduos observados na comunidade, podendo ou não anotar a distância perpendicular do objeto de estudo em relação ao transecto. Há, ainda, a possibilidade de definir intervalos regulares de distância perpendiculares ao transecto, dentro dos quais todos os indivíduos serão diagnosticados e a classe de distância anotada. O registro da distância perpendicular é utilizado para o cálculo da densidade. Em situações onde não seja possível medir diretamente a distância perpendicular entre o objeto e o transecto, esta pode ser computada como um produto da multiplicação da distância de detecção pelo ângulo formado entre a faixa do transecto e a reta determinada pela distância de detecção como no exemplo a seguir (Brower & Zar 1984, Cullen Jr. et al. 2004):

X = r * sen α

Onde: X, distância perpendicular do objeto à linha do transecto; r, distância de detecção; α, ângulo de detecção.

O cálculo da área levantada ocorre da seguinte maneira:

Onde: A, área amostrada; w, é a distância estipulada pelo pesquisador a partir da qual não é possível visualizar o objeto de estudo; L é a soma do comprimento dos transectos lineares.

Para estimar a densidade é necessário o conhecimento sobre a probabilidade de observar o objeto de estudo em campo, partindo do pressuposto que todos os indivíduos que representem o foco da pesquisa e que estejam sobre a área do transecto sejam registrados, ou seja, que a probabilidade de detectá-lo seja igual a 1 (100%). A probabilidade de observação do objeto de estudo também é chamada de função de detecção. À medida que o espécime esteja mais distante da linha do transecto, torna-se mais difícil a sua observação, havendo uma queda gradativa da função de detecção. Calculadas as funções de detecção e a área inventariada, então, é possível estimar a densidade (Cullen Jr. & Rudran 2004).

A = wL r X

1000 Observador

Objeto

Onde: w e L já foram definidos anteriormente; Pa corresponde à função de detecção.

Exemplos da aplicação desta metodologia envolvem levantamentos de indivíduos mortos ao longo de vias rodoviárias e levantamento da avifauna. No uso do transecto de linha para levantamento da fauna deve-se precaver quanto ao fato de o estabelecimento do transecto influenciar no comportamento do objeto de estudo, promovendo alterações quanto à presença de algumas espécies (Brower & Zar 1984, Cullen Jr. et al. 2004). Técnica do intercepto de linha: utilizado em pesquisas de vegetação, trata-se da alocação de linhas de comprimento conhecido distribuídas na área amostral, sendo registrados todos os indivíduos que interceptem o transecto. As linhas são dividas em intervalos regulares de distância de modo a propiciar a observação de padrões de distribuição espacial, de processos e do funcionamento da comunidade. São amostrados tanto os espécimes que interceptam a linha fisicamente como aqueles que “cruzam” a área do transecto (Brower & Zar 1984, Durigan 2004). Esta metodologia é conhecida erroneamente por alguns ecólogos vegetais como transecto de linha. Nesta metodologia, pelo não uso de uma área definida, é calculado para o parâmetro densidade somente o “índice de densidade” e estimativas relativas de densidade (Brower & Zar 1984). A computação dos parâmetros deve ocorrer da seguinte maneira:

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