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Como você estima a riqueza global de espécies?

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Eu sei como as estimativas da riqueza de espécies em uma pequena área são feitas. Mas como você estima o número total de espécies em uma escala global?

Um exemplo de tal método pode ser encontrado em Mora et al. 2011


Você pode se interessar pelos trabalhos abaixo, bem como pelas referências que eles citam.

May, R. M. (1988). Quantas espécies existem na Terra? Science, 241 (4872), 1441-1449.

Avaliação do ecossistema do milênio. (2005). Ecosystems and Human Well-Being: Synthesis (p. 137). Washington, D.C .: Island Press.

É importante notar que muitas estimativas de riqueza de espécies em grandes escalas são baseadas no uso da relação espécie-área para medições de riqueza de escala de pequenas escalas a grandes escalas.


Como medir a diversidade de espécies?

Qualquer medida de diversidade de espécies, por si só, não transmite muitas informações, apreciamos seu significado apenas quando comparamos com qualquer outra medida.

As medidas de diversidade de espécies podem ser divididas em três categorias (Magurran, 1988).

(i) Índices de riqueza de espécies,

(ii) Modelos de abundância de espécies, e

(iii) Índices baseados na abundância proporcional das espécies

Índices de riqueza de espécies:

A riqueza de espécies, como medida de diversidade, tem sido usada por ecologistas. A densidade de espécies ou o número de espécies por m 2 é mais comumente usado para medir a riqueza de espécies. No entanto, a riqueza de espécies aumenta com o tamanho da amostra. O menor tamanho da amostra pode ser de 1 km ^ e o maior pode ser toda a região ou país.

Como os tamanhos das amostras são sempre desiguais, a técnica de Sanders chamada Rarefação é usada para lidar com essa dificuldade.

A fórmula de Sanders & # 8217s, modificada por Hurlbert (1971), é a seguinte:

A abordagem mais simples é considerar o número de indivíduos na menor amostra como o tamanho de amostra padronizado.

Isso pode ser explicado com a ajuda do seguinte exemplo:

Se em uma captura de peixes obtivermos 9 espécies com 23 indivíduos, e em outra captura da mesma área com a mesma duração obtivermos apenas 13 indivíduos pertencentes a 6 espécies, a fórmula de Hurlberts & # 8217 pode ser usada para descobrir o número de espécies que teríamos esperado na primeira captura se também tivesse apenas 13 indivíduos. Assim, o número esperado de espécies para a primeira captura x é de 6,6 espécies (Tabela 7.4).

Este índice é baseado na razão do número de espécies (S) e a raiz quadrada do número total de indivíduos (N).

Alega-se que esse índice pode ser usado para comparar amostras de diferentes tamanhos e que o efeito do número de indivíduos é reduzido. No entanto, alguns autores mostraram que esse índice não é independente do tamanho da amostra.

Usando os dados fornecidos na Tabela 7.4, o valor de IMn para captura xe captura y serão 1,88 e 1,66, respectivamente.

Este índice também relaciona o número de espécies com o número de indivíduos.

O índice é influenciado pelo tamanho da amostra. No entanto, alguns autores demonstraram que tanto este índice quanto o de Manhinick & # 8217s são insensíveis a mudanças na estrutura da comunidade.

Usando os dados fornecidos na Tabela 7.4, o valor de para a amostra xea amostra y será 2,55 e 1,95, respectivamente.

Modelos de Abundância de Espécies:

Nenhuma comunidade possui espécies de igual abundância. Algumas espécies são muito abundantes, outras podem ter abundância média e outras ainda podem ser raras ou representadas por apenas alguns indivíduos. Essa observação levou ao desenvolvimento de modelos de abundância de espécies.

Os dados de diversidade de espécies são frequentemente descritos por um ou mais padrões de distribuição (Piclou, 1975), a diversidade é geralmente examinada em relação aos quatro modelos a seguir:

(b) A distribuição normal de log

(d) O modelo de bastão quebrado (a hipótese de limite de nicho aleatório)

Quando plotados em um gráfico de abundância de classificação, os quatro modelos representam uma progressão que varia da série geométrica onde algumas espécies são dominantes com o restante bastante incomum, através da série logarítmica e distribuições normais logarítmicas onde espécies de abundância intermediária se tornam mais comuns e terminam em as condições representadas pelo modelo do bastão quebrado em que as espécies são igualmente abundantes, o que dificilmente pode ser observado.

Índices de Abundância Proporcional de Espécies:

Esses índices fornecem uma abordagem alternativa para a medição da diversidade. Esses índices são chamados de índices de heterogeneidade (Peet 1974), pois levam em consideração tanto a riqueza de espécies quanto a uniformidade. South Wood (1978) chamou-os de índices não paramétricos em vista do fato de que nenhuma suposição é feita sobre a forma da distribuição da abundância das espécies subjacentes. Os seguintes índices são usados.

Este índice relaciona a contribuição de cada espécie ao número total de indivíduos presentes.

Onde pi é a proporção de indivíduos na i-ésima espécie. A equação dada por Wilhm (1967) é a seguinte:

Onde pi = o número de indivíduos na i-ésima espécie e N = o número total de indivíduos. Os valores do índice de Simpson & # 8217s variam de zero a 1 (unidade) e são inversamente proporcionais à riqueza de espécies (à medida que I aumenta, a diversidade diminui). Pielou (1969) deu a seguinte forma de equação.

Portanto, o índice é geralmente expresso como 1 & # 8211 I ou l / I. A forma recíproca do índice de Simpson & # 8217s garante que o valor do índice aumente com a diversidade.

O índice derivado independentemente por Shannon e Wiener da aplicação da teoria da informação é conhecido como índice de diversidade de Sharmon. Às vezes, é incorretamente referido como índice de tecelagem de Shannon & # 8211 (Krebs, 1985).

O índice pressupõe que:

(a) Todas as espécies estão representadas na amostra, e

(b) Os indivíduos são amostrados aleatoriamente de uma população & # 8216 indefinidamente grande & # 8217 (Pielou, 1975).

É calculado a partir da equação:

Onde pi é a proporção de indivíduos encontrados na i-ésima espécie. É estimado como (ni / N). N é o número total de indivíduos em espécies S. O valor do índice de Shannon geralmente varia entre 1,5 e 3,5 e raramente ultrapassa 4,5. O valor de H & # 8217 está relacionado à riqueza de espécies, mas também é influenciado pela distribuição da abundância de espécies subjacente. May (1975) mostrou que se a distribuição subjacente for log normal, 10 espécies serão necessárias para fornecer um valor de H & # 8217 & lt 5.0. Registro2 é freqüentemente usado para calcular o índice de Shannon. Normalmente, o índice é obtido a partir das séries.


Dados oportunistas da ciência cidadã transformam a compreensão das distribuições de espécies, fenologia e gradientes de diversidade para pesquisas de mudanças globais

Peter Soroye, Canadian Facility for Ecoinformatics Research, Department of Biology, University of Ottawa, 30 Marie Curie Pvt., Ottawa, ON, K1N 6N5, Canadá.

Canadian Facility for Ecoinformatics Research, Department of Biology, University of Ottawa, Ottawa, ON, Canadá

Canadian Facility for Ecoinformatics Research, Department of Biology, University of Ottawa, Ottawa, ON, Canadá

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Peter Soroye, Canadian Facility for Ecoinformatics Research, Department of Biology, University of Ottawa, 30 Marie Curie Pvt., Ottawa, ON, K1N 6N5, Canadá.

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Resumo

Programas oportunistas de ciência cidadã (CS) permitem que voluntários relatem observações de espécies de qualquer lugar, a qualquer momento, e podem reunir grandes volumes de dados históricos e atuais em taxas mais rápidas do que programas mais coordenados com coleta de dados padronizada. Isso pode fornecer rapidamente grandes quantidades de dados de distribuição de espécies, mas não está claro se esse foco na participação tem um custo na qualidade dos dados. Embora a verificação automatizada e especializada possa aumentar a confiabilidade dos dados, não há garantia de que os dados oportunistas farão algo mais do que confirmar informações de pesquisas profissionais. Aqui, usamos o eButterfly, um programa oportunista de CS, e um conjunto de dados comparável de observações coletadas profissionalmente, para medir a quantidade de novas informações de distribuição de espécies geradas por CS oportunistas. Também testamos o quão bem o CS oportunista pode estimar a riqueza de espécies regionais para um grande grupo de taxa (& gt300 espécies de borboletas) em uma ampla área. Descobrimos que o eButterfly contribui com novas informações de distribuição para & gt80% das espécies, e que o envio oportuno de observações permitiu que voluntários localizassem espécies

35 dias antes dos profissionais. Embora o eButterfly tenha feito um trabalho relativamente pobre em prever a riqueza de espécies regionais por si só (detectando apenas cerca de 35-57% das espécies por região), ele contribuiu significativamente para a riqueza de espécies regionais quando usado com o conjunto de dados profissional (adicionando

3 espécies que não foram detectadas em pesquisas profissionais por região). No geral, descobrimos que o modelo CS oportunista pode fornecer informações complementares substanciais sobre as espécies quando usado junto com dados de pesquisa profissional. Nossos resultados sugerem que os dados de programas oportunistas de CS em conjunto com conjuntos de dados profissionais podem aumentar fortemente a capacidade dos pesquisadores de estimar a riqueza de espécies e fornecer informações únicas sobre as distribuições de espécies e fenologias que são relevantes para a detecção das consequências biológicas da mudança global.

Observação: O editor não é responsável pelo conteúdo ou funcionalidade de qualquer informação de suporte fornecida pelos autores. Quaisquer dúvidas (que não sejam de conteúdo ausente) devem ser direcionadas ao autor correspondente do artigo.


Estimando a riqueza global de espécies de artrópodes: refinando modelos probabilísticos usando análise de limites de probabilidade

Um desafio chave na estimativa da riqueza de espécies de artrópodes tropicais é o manejo apropriado das grandes incertezas associadas a qualquer modelo. Essas incertezas foram amplamente ignoradas até recentemente, quando tentamos explicar a incerteza associada às variáveis ​​do modelo, usando a análise de Monte Carlo. Este modelo é restrito por várias premissas. Aqui, usamos uma técnica conhecida como análise de limites de probabilidade para avaliar a influência das suposições sobre (1) forma de distribuição e (2) dependências entre variáveis, e para construir limites de probabilidade em torno da distribuição de previsão do modelo original. O modelo de Monte Carlo original rendeu uma estimativa mediana de 6,1 milhões de espécies, com um intervalo de confiança de 90% de [3,6, 11,4]. Aqui, descobrimos que os limites de probabilidade (limites p) em torno dessa distribuição cumulativa eram muito amplos, devido às incertezas na forma distributiva e às dependências entre as variáveis. Substituir a suposição implícita de independência estatística pura entre as variáveis ​​no modelo sem suposições de dependência resultou em limites p inferior e superior com probabilidade cumulativa de 0,5 (ou seja, na estimativa mediana) de 2,9-12,7 milhões. A partir daqui, a substituição das distribuições de probabilidade por caixas de probabilidade, que representam classes de distribuições, levou a limites ainda mais amplos (2,4–20,0 milhões com probabilidade cumulativa de 0,5). Mesmo o 100º percentil do limite superior produzido (ou seja, o cenário absolutamente mais conservador) não abrangeu a conhecida hiperestimativa de 30 milhões de espécies de artrópodes tropicais. Isso apóia as estimativas mais baixas feitas por vários autores nas últimas duas décadas.

Esta é uma prévia do conteúdo da assinatura, acesso através de sua instituição.


O Projeto Fundamental de Estimativas: Espécies Compartilhadas e Similaridade

Para conjuntos de unidades de amostragem relacionadas, EstimateS calcula várias medidas de similaridade composicional, incluindo índices de similaridade tradicionais, bem como estimadores de espécies compartilhadas e índices de similaridade que levam espécies compartilhadas, mas não observadas em conta por métodos estatísticos. Estes últimos métodos requerem dados de abundância de espécies para um conjunto de amostras relacionadas (dados de abundância baseados em amostra) ou para dados de incidência somados para dois ou mais conjuntos de unidades de amostragem. Mais Informações aqui.


2 Tipos de Índices de Diversidade da Biodiversidade

Breves contornos dos dois tipos de índices de diversidade da biodiversidade são discutidos neste artigo.

Os dois tipos são: (1) índices de dominância e (2) índices de estatísticas de informação.

1. Índices de dominância:

Os índices de dominância são ponderados em relação à abundância das espécies mais comuns. Um índice de dominância amplamente usado é o índice de diversidade de Simpson & # 8217s. Ele leva em consideração a riqueza e a uniformidade.

Índices de diversidade de Simpson e # 8217s:

O termo & # 8220Simpson & # 8217s índice de diversidade & # 8221 pode realmente se referir a qualquer um dos 3 índices intimamente relacionados.

O índice de Simpson & # 8217s mede a probabilidade de que quaisquer dois indivíduos sorteados aleatoriamente de uma comunidade infinitamente grande pertencerão à mesma espécie. Existem duas versões da fórmula para calcular D.

Qualquer um é aceitável, mas deve ser consistente:

onde, n = o número total de indivíduos de cada espécie, N = o número total de organismos de todas as espécies.

O valor de D varia entre 0 e 1.

Com este índice, 0 representa diversidade infinita e 1, nenhuma diversidade. Ou seja, quanto maior o valor de D, menor a diversidade. Isso não parece lógico, portanto, para superar esse problema, D é frequentemente subtraído de 1 ou o recíproco do índice é obtido.

Índice de diversidade 1-D de Simpson & # 8217s:

Este índice representa a probabilidade de que dois indivíduos selecionados aleatoriamente de uma comunidade pertençam a espécies diferentes. O valor desse índice também varia entre 0 e 1, mas aqui, quanto maior o valor, maior a diversidade.

Simpson & # 8217s Reciprocal Index 1 / D:

O valor deste índice começa com 1 como o menor valor possível. Esta figura representaria uma comunidade contendo apenas uma espécie. Quanto maior o valor, maior será a diversidade. O valor máximo é o número de espécies da amostra. Por exemplo, se houver cinco espécies na amostra, o valor máximo é 5.

O nome índice de diversidade de Simpson & # 8217s é frequentemente aplicado de forma muito vaga e todos os três índices relacionados descritos acima (índice de Simpson & # 8217s, índice de diversidade de Simpson & # 8217s e índice recíproco de Simpson & # 8217s) foram citados abaixo do termo, dependendo dos autores.

Como exemplo, vamos considerar a seguinte tabela:

Colocando os valores na fórmula para o índice de Simpson & # 8217s:

Então, índice de diversidade 1 & # 8211 D de Simpson & # 8217s = 0,7 e índice recíproco 1 / D de Simpson & # 8217s = 3,3.

Todos esses três valores representam a mesma biodiversidade. É, portanto, importante verificar qual índice foi realmente usado em quaisquer estudos comparativos de biodiversidade. A desvantagem do índice de Simpson & # 8217s é que ele pesa fortemente em relação às espécies mais abundantes, assim como em todos os índices de dominância.

A adição de espécies raras a um indivíduo não mudará o índice. Como resultado, o índice de Simpson & # 8217s tem valor limitado na biologia da conservação se uma área tiver muitas espécies raras com apenas um indivíduo.

2. Índices de Informação Estatística:

Os índices estatísticos de informação podem levar em consideração espécies raras em uma comunidade. Os índices de estatísticas de informação baseiam-se no raciocínio de que a diversidade em um sistema natural pode ser medida de maneira semelhante à forma como a informação contida em um código ou mensagem é medida.

Por analogia, se sabemos como calcular a incerteza da próxima letra em uma mensagem codificada, então podemos usar a mesma técnica para calcular a incerteza da próxima espécie a ser encontrada em uma comunidade.

Um índice de diversidade amplamente utilizado é o índice de Shannon.

O índice é dado por:

onde, peu é a proporção de indivíduos encontrados na iésima espécie e In denota o logaritmo natural.

A tabela a seguir dá um exemplo:

Colocando os valores na fórmula para o índice de Shannon, Hs = 1.201

Mesmo as espécies raras com um indivíduo (espécie E) contribuem com algum valor para o índice de Shannon, portanto, se uma área tem muitas espécies raras, suas contribuições se acomodariam. O índice de Shannon tem um sinal de menos no cálculo, então o índice realmente se torna 1,201, não-1,201. Os valores do índice de Shannon para comunidades reais costumam cair entre 1,5 e 3,5. O valor obtido a partir de uma amostra não é, por si só, significativo. O índice se torna útil apenas ao comparar dois ou mais sites.

Um segundo índice estatístico de informações, projetado para refletir a abundância das espécies.

O índice de Brillouin e é dado por:

onde, N é o número total de indivíduos na comunidade, ni é o número de indivíduos na i ésima espécie.

A tabela a seguir dá um exemplo:

Este índice descreve uma população conhecida. Não há espaço para incertezas ao usar este índice. Coloca mais ênfase na riqueza de espécies e é moderadamente sensível ao tamanho da amostra.


Taxas de extinção global: por que as estimativas variam tanto?

São 150 espécies por dia ou 24 por dia ou muito menos do que isso? Cientistas proeminentes citam números dramaticamente diferentes ao estimar a taxa de extinção de espécies. Por que é que?

A maioria dos ecologistas acredita que estamos no meio da sexta extinção em massa. O impacto da humanidade na natureza, dizem eles, é agora comparável aos cinco eventos catastróficos anteriores nos últimos 600 milhões de anos, durante os quais até 95 por cento das espécies do planeta desapareceram. Podemos muito bem ser. Mas estudos recentes citaram taxas de extinção que são extremamente confusas e variam muito.

A Avaliação do Ecossistema do Milênio, que envolveu mais de mil especialistas, estimou uma taxa de extinção que mais tarde foi calculada em até 8.700 espécies por ano, ou 24 por dia. Mais recentemente, cientistas da Convenção da ONU sobre Diversidade Biológica concluíram que: “Todos os dias, até 150 espécies são perdidas. & # 8221 Isso pode chegar a 10 por cento em uma década.

Mas ninguém sabe se essas estimativas estão próximas da realidade. Eles são baseados em modelos de computador e as perdas documentadas são mínimas em comparação. Apenas cerca de 800 extinções foram documentadas nos últimos 400 anos, de acordo com dados da União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN). De cerca de 1,9 milhão de espécies atuais ou recentes registradas no planeta, isso representa menos de um décimo de um por cento.

Nem há muita evidência documentada de perda acelerada. Em sua última atualização, lançada em junho, a IUCN relatou & # 8220nenhuma nova extinção & # 8221, embora no ano passado tenha relatado a perda de uma tesourinha na ilha de Santa Helena e de um caracol da Malásia. E algumas espécies antes consideradas extintas ainda estão por aí, como a foca-marinha de Guadalupe, que “morreu” um século atrás, mas agora chega a mais de 20.000.

Além disso, a maioria das extinções documentadas ocorreu em pequenas ilhas, onde espécies com pequenos pools de genes geralmente sucumbiram aos caçadores humanos. Isso pode ser uma tragédia ecológica para as ilhas em questão, mas a maioria das espécies vive em áreas continentais e, concordam os ecologistas, é improvável que se mostrem tão vulneráveis.

Mas as perdas documentadas podem ser apenas a ponta do iceberg. Isso porque os critérios adotados pela IUCN e outros para declarar espécies extintas são muito rigorosos, exigindo pesquisas direcionadas. Também é porque muitas vezes simplesmente não sabemos o que está acontecendo além do mundo dos animais vertebrados, que representam talvez 1 por cento das espécies conhecidas.

Uma maneira de preencher a lacuna é extrapolar do conhecido para o desconhecido. Em junho, Gerardo Ceballos da National Autonomous University of Mexico - em colaboração com luminares como Paul Ehrlich de Stanford e Anthony Barnosky da University of California, Berkeley - ganhou manchetes em todo o mundo quando usou essa abordagem para estimar as extinções globais atuais eram “até 100 vezes maiores do que a taxa de fundo”.

Ceballos olhou para a perda registrada desde 1900 de 477 espécies de vertebrados. Isso representou uma perda desde o início do século 20 de cerca de 1 por cento das 45.000 espécies de vertebrados conhecidas. Ele comparou essa taxa de perda com a provável taxa de extinção natural de longo prazo de vertebrados na natureza, que um de seus co-autores, Anthony Barnosky, da UC Berkeley, recentemente colocou em dois por 10.000 espécies a cada 100 anos. Essa taxa de fundo seria uma previsão de cerca de nove extinções de vertebrados no século passado, quando o total real estava entre uma e duas ordens de magnitude maior.

Ceballos passou a supor que essa perda acelerada de espécies de vertebrados se aplicaria a toda a natureza, levando-o a concluir que as taxas de extinção hoje são “até cem vezes mais altas” do que o fundo.

Poucos dias antes, Claire Regnier, do Museu Nacional de História Natural de Paris, havia colocado os holofotes nos invertebrados, que constituem a maioria das espécies conhecidas, mas que, segundo ela, atualmente “definham nas sombras”.

Regnier observou um grupo de invertebrados com registros comparativamente bons - os caracóis terrestres. E para contornar o problema de subnotificação, ela jogou fora a metodologia rigorosa da IUCN e confiou em avaliações de especialistas sobre a probabilidade de extinção. Assim, ela percebeu que Amastra baldwiniana, um caracol terrestre endêmico da ilha havaiana de Maui, não existia mais porque seu habitat diminuiu e ele não foi visto por várias décadas. Dessa forma, ela estimou que provavelmente 10% dos cerca de 200 caramujos terrestres conhecidos estavam extintos - uma perda sete vezes maior do que indicam os registros da IUCN.

Extrapolada para o mundo mais amplo de invertebrados, e levando em consideração a preponderância de espécies endêmicas de caramujos terrestres em pequenas ilhas, ela concluiu que “provavelmente já perdemos 7 por cento das espécies vivas descritas”. Isso pode significar, disse ela, que talvez 130.000 dos invertebrados registrados já morreram.

Vários analistas importantes aplaudiram a técnica de estimativa usada por Regnier. Mas outros foram mais cautelosos ao ler táxons. Eles dizem que é perigoso presumir que outros invertebrados estão sofrendo extinções em taxas semelhantes às dos caramujos terrestres. Mark Costello, biólogo marinho da Universidade de Auckland, na Nova Zelândia, alertou que os caramujos terrestres podem correr maior risco do que os insetos, que constituem a maioria dos invertebrados. “Como a maioria dos insetos voa, eles têm ampla dispersão, o que atenua a extinção”, ele me disse.

O mesmo deve se aplicar a espécies marinhas que podem nadar nos oceanos, diz Alex Rogers, da Universidade de Oxford. Apenas 24 extinções marinhas são registradas pela IUCN, incluindo apenas 15 espécies de animais e nenhuma nas últimas cinco décadas. Alguns acham que isso reflete a falta de pesquisa. Mas Rogers diz: “As populações marinhas tendem a estar mais bem conectadas [então] a ameaça de extinção provavelmente será menor”.

Quaisquer que sejam as desvantagens de tais extrapolações, é claro que um grande número de espécies estão sob ameaça de habitats perdidos, mudanças climáticas e outras intrusões humanas. E embora os números baixos de extinções registradas pareçam subestimações da contagem total, isso não torna as estimativas altas corretas.

Podemos realmente estar perdendo milhares de espécies para cada perda documentada? Alguns ecologistas acreditam que as altas estimativas são infladas por equívocos básicos sobre o que leva as espécies à extinção. Então, de onde vêm essas grandes estimativas?

Principalmente, eles remontam à década de 1980, quando biólogos florestais propuseram que as extinções eram causadas pela "relação espécie-área". Essa relação sustenta que o número de espécies em um determinado habitat é determinado pela área desse habitat. Os biólogos argumentaram, portanto, que a perda maciça e fragmentação de florestas tropicais intocadas - que se acredita abrigar cerca de metade de todas as espécies terrestres - inevitavelmente levará a uma perda pró-rata de espécies florestais, com dezenas, senão centenas , de espécies sendo perdidas silenciosamente todos os dias. A relação presumida também sustenta avaliações de que até um terço de todas as espécies estão em risco de extinção nas próximas décadas como resultado da perda de habitat, incluindo a mudança climática.

Mas, como o ecologista da floresta tropical Nigel Stork, então na Universidade de Melbourne, apontou em um artigo inovador em 2009, se a fórmula funcionasse como previsto, até metade das espécies do planeta teriam desaparecido nos últimos 40 anos. E eles não fizeram. “Quase não há dados empíricos que sustentem as estimativas das extinções atuais de 100, ou mesmo uma, espécies por dia”, concluiu.

Ele não está sozinho. Em 2011, o ecologista Stephen Hubbell, da UC Los Angeles, concluiu, a partir de um estudo de parcelas florestais ao redor do mundo administrado pelo Smithsonian Institution, que conforme as florestas foram perdidas, “mais espécies sempre permaneceram do que o esperado da relação espécie-área”. A natureza está se mostrando mais adaptável do que se supunha, disse ele. Parece que a maioria das espécies não morre simplesmente se seus habitats normais desaparecem. Em vez disso, eles se agacham em seus refúgios reduzidos ou mudam-se para novos habitats.

Claude Martin, ex-diretor do grupo ambiental WWF International - uma organização que em seu tempo frequentemente promoveu muitos dos cenários de extinções futuras - agora concorda que as “projeções pessimistas” não estão se cumprindo. Em seu novo livro, No limite, ele aponta que El Salvador perdeu 90 por cento de suas florestas, mas apenas três de suas 508 espécies de pássaros florestais. Enquanto isso, a ilha de Porto Rico perdeu 99% de suas florestas, mas apenas sete espécies de pássaros nativos, ou 12%.

Alguns ecologistas acreditam que esta é uma suspensão temporária da execução, e que milhares de espécies estão vivendo em um tempo emprestado enquanto seu habitat desaparece. Mas, com mais da metade das antigas florestas tropicais do mundo removidas, a maioria das espécies que antes as povoaram continuam a viver. Se nada mais, isso dá tempo para a restauração ecológica evitar as perdas, sugere Stork.

Mas ainda estamos nadando em um mar de desconhecidos. Por um lado, não há acordo sobre o número de espécies no planeta. Os pesquisadores descreveram cerca de 1,9 milhão de espécies (estimadas, devido ao risco de contagem dupla). Mas, levando em consideração aqueles que até agora não foram registrados, os pesquisadores estimaram o número real em algo entre 2 milhões e 100 milhões.

No ano passado, Julian Caley, do Instituto Australiano de Ciências Marinhas em Townsville, Queensland, reclamou que “depois de mais de seis décadas, as estimativas da riqueza global de espécies não convergiram, permanecem altamente incertas e, em muitos casos, são logicamente inconsistentes”.

Isso pode ser um pouco pessimista. Alguma aparência de ordem está pelo menos emergindo na área de espécies registradas. Em março, o Registro Mundial de Espécies Marinhas, uma rede global de pesquisa, reduziu o número de espécies marinhas conhecidas de 418.000 para 228.000, eliminando a dupla contagem. De forma embaraçosa, eles descobriram que até recentemente uma espécie de caracol marinho, a pervinca áspera, vinha se mascarando com nada menos que 113 nomes científicos diferentes.

Costello diz que a contagem dupla em outros lugares pode reduzir o número real de espécies conhecidas do número atual de 1,9 milhão para 1,5 milhão. Isso ainda deixa em aberto a questão de quantas espécies desconhecidas estão esperando para serem descritas. Mas também aqui alguns pesquisadores estão começando a diminuir os números.

Na década de 1980, depois de analisar a biodiversidade de besouros em um pequeno pedaço de floresta no Panamá, Terry Erwin, do Smithsonian Institution, calculou que o mundo poderia abrigar apenas 30 milhões de espécies de insetos - um número muito maior do que o estimado anteriormente. Seus números se tornaram a sabedoria recebida. Mas novas análises da taxonomia do besouro levantaram questões sobre eles.

Em junho, a Stork usou uma coleção de cerca de 9.000 espécies de besouros mantidas no Museu de História Natural de Londres para realizar uma reavaliação. Ele analisou os padrões de como as coleções de lugares específicos crescem, com espécimes maiores encontrados primeiro, e concluiu que o número total provável de espécies de besouros no mundo pode ser 1,5 milhão. A partir disso, ele julgou que um número provável para o número total de espécies de artrópodes, incluindo insetos, estava entre 2,6 e 7,8 milhões.

Alguns pesquisadores agora questionam a visão amplamente aceita de que a maioria das espécies ainda precisa ser descrita - e, portanto, podem se extinguir mesmo antes de sabermos sobre elas. Costello acha que talvez apenas um terço das espécies ainda esteja para ser descrito, e que "a maioria será nomeada antes de se extinguir".

Todo esse argumento sobre números importa? Sim, é verdade, diz Stork. “O sucesso no planejamento da conservação & # 8230 só pode ser alcançado se soubermos quais espécies existem, quantas precisam de proteção e onde. Caso contrário, não temos uma linha de base para medir nossos sucessos ”. Ou mesmo para medir nossas falhas.

Nada disso significa que os humanos estão fora de perigo ou que as extinções deixem de ser uma preocupação séria. As taxas de extinção permanecem altas. E, mesmo que algumas ameaças, como a caça, possam ser reduzidas, outras, como a mudança climática, mal começaram. Além disso, se houver menos espécies, isso só torna cada uma mais valiosa.

Mas Stork levanta outra questão. Ele adverte que, ao nos concentrarmos na biodiversidade global, podemos estar perdendo uma ameaça maior e mais imediata - a perda da biodiversidade local. Isso pode ter um efeito mais imediato e profundo na sobrevivência da natureza e nos serviços que ela oferece, diz ele.

Os ecossistemas são profundamente locais, com base nas interações individuais de organismos individuais. Pode ser discutível o quanto é importante para a natureza quantas espécies existem no planeta como um todo. Mas é claro que a biodiversidade local é muito importante.


Medindo a Biodiversidade

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Biodiversidade. A palavra evoca o esplendor de uma grande floresta, ou a abundante riqueza do oceano, e é simplesmente definida como a variedade de organismos em um ecossistema de interesse. Para proteger a biodiversidade, os cientistas devem ser capazes de medi-la. Isso significa descobrir quantas espécies diferentes estão vivendo juntas em um determinado espaço. Qual é uma maneira conveniente de contar as espécies?

Tentar contar tudo em um ecossistema inteiro seria impossível, então os cientistas usam uma ferramenta chamada quadrat, que é um quadro de tamanho fixo colocado aleatoriamente no ambiente para fazer a contagem. Depois de catalogar as espécies e indivíduos encontrados nesta pequena seção, o processo é repetido, colocando mais quadrantes ao acaso, ou alternativamente, em posições definidas ao longo de uma linha através do ambiente, chamada de transecto.

Para então estimar o número total de espécies em uma área, curvas de acumulação de espécies são usadas. Se o número cumulativo de espécies encontradas em uma quadratura for representado graficamente contra o número de quadraturas amostradas, uma curva surgirá. Por exemplo, neste conjunto de dados, quando quatro quadrantes foram investigados, descobriu-se que havia 10 espécies únicas. Seis continha 17 e assim por diante. A assíntota deste tipo de curva representa uma estimativa do número de espécies suportadas por um ambiente. In this case, it's about 30. But while measuring diversity at a single site is incredibly useful, comparing sites over a greater area can give us an even larger scale indication of diversity.

In 1972, the ecologist Robert Whittaker described three major kinds of biodiversity, alpha, beta, and gamma. Alpha diversity refers simply to the number of species in an area and is often referred to as species richness. For example, at this site there are seven different species, so the alpha score is seven. A second site, site B, has five species, and a third, site C, has seven. But by comparing between sites, we can determine what is called the beta diversity, the sum of species unique to each area. So if we compare site A with site B, we see three species in common between the two. Counting the remaining species, we find that there are six. This means that there is a beta diversity between site A and site B of six. Sites A and C also have three species in common, leaving eight unique ones. This is a beta diversity of eight. Sites B and C have two common species between them, or a beta diversity value of eight. Finally, gamma diversity is the number of different species in all sites combined. In this example, there is a gamma diversity of 12. So to summarize the three kinds of biodiversity, we can look at them this way, alpha, beta, and gamma. As well as recording diversity, scientists often refer to species evenness, meaning how many individuals of each type are present. For example, these two sites have the same richness, or alpha diversity, as they both have seven species. But site A is relatively overrun by rabbits with low numbers of the other species, whereas site B has a pretty even distribution of species, so it is considered to have greater evenness compared to site A. Scientists generally considered ecosystems with higher richness and evenness, i.e. many evenly distributed species, to be the healthiest. Disturbed habitats, often due to the actions of humans, like farming or pollution, often have poor richness and evenness. Being able to compare sites is critical because it allows researchers to determine the relative health of ecosystems.
In this laboratory, you will carry out quadrat and transect sampling at three different environmental sites, as well as carrying out a laboratory simulation, and then analyze the data collected to describe the observed biodiversity.

Diverse ecosystems are important for the health of the planet and our survival as humans it is therefore incredibly important for us to understand and measure biodiversity, which is defined as the variability among living organisms in an ecosystem. Biodiversity can be measured at many different levels including genetic, species, community, and ecosystem. One way to measure biodiversity is to assess species richness of an ecosystem, which is the total number of distinct species within a local community. While having many species generally coincides with having a diverse and healthy ecosystem, the evenness also needs to be considered. Evenness refers to the equality of the proportion of each species within an area or community. For instance, when one species dominates the area while the others are very rare, the biodiversity in this area is lower than in an area with species of equal abundance. Therefore, areas with many species that are relatively equal in abundance have the highest values of biodiversity.

Estimating Biodiversity

The differences in richness and evenness between two communities can be visualized by rank-abundance curves. If the number of species is equal, the shape of the line can tell us which community is more diverse. If the line is flat, there is high evenness among species. However, if the line quickly dips, the evenness is low. If richness and evenness are both different between two communities, biologists must use equations to calculate diversity. These equations weight the importance of each component differently, and a consensus on which equation is the best at calculating diversity is still debated.

Sometimes there are too many species in an area that it is unrealistic to count every single species. For example, a single tree in the Amazon Rainforest may contain hundreds of species of beetles. To circumvent this problem, ecologists use sampling tools called quadrats. A quadrat is simply a frame with a known internal area. For example, to measure the species richness of a one-acre field of grass, ecologists randomly place the quadrat in the field and count the species within the quadrat, instead of counting all of the species within the acre. They may also systematically sample by using transect tapes. Transects are stretched across the field, and quadrats are then placed along the transect at regular intervals. This method is semi-random and ensures ample coverage of sampling across the entire field to estimate its biodiversity.

While quadrats and transects may pick up most of the species, some rare species may go unnoticed. In this case, ecologists may use a species accumulation curve, which represents the cumulative number of species seen in a series of quadrats. The y-axis of the curve represents the total number of observed species, whereas the x-axis represents the number of quadrats for which species have been enumerated. The total number of species in the first quadrat represents the first point on the graph. Each successive point represents the number of new species found in each new quadrat sampled, plus all of the species from the previous quadrats. At some point, there will be few or no additional species found in each new quadrat sampled, and the curve will approach an asymptote, which is an estimate of the total number of species present. Even if the asymptote is never reached because of many rare species, biologists can estimate the total number based on this curve.

If comparisons need to be made among different areas or scales, alpha, beta, and gamma diversity measures are used. Alpha-diversity (α) refers to the number of species in an area. Beta-diversity (β) compares two different areas and is the sum of species unique to each area. Gamma-diversity (γ) is the number of species in many areas combined into a region. By using these measures, biologists can get an idea of diversity over space, including both small and large scales.

Threats to Biodiversity and their Implications

Biodiversity around the world is threatened by pollution, climate change, and invasive species. A main underlying reason for efforts to maintain biodiversity is based on ecosystem functioning. Ecosystems are made up of many working parts, including primary producers, herbivores, carnivores, and detritivores, all of which contribute to ecosystem function. If species are lost, the ecosystem may collapse. And if the ecosystem collapses, the services that it provides to humans will as well. Tropical coral reefs are a good example of this concept 1 . Spikes in water temperatures cause corals to lose their symbiotic algae cells. Without the algae, corals begin to starve, die, then degrade and lose their structure. When corals decay, they no longer provide cover for fish and the abundance of fish species declines, which in turn affects local fishermen, and the people that rely on fish for sustenance. Over time, dead coral reefs degrade on a larger scale and no longer provide a buffer for adjacent coastlines, eventually eroding the coast and destroying islands. A highly diverse community is less likely to collapse because of functional redundancy 2 . For example, corals may vary in their sensitivity to high temperatures. If one coral is extremely sensitive to temperature, another may take its place in the community, but if there are only a few species, it is less likely that such a substitute will be available.

A significant number of medicines that we benefit from are a direct result of the diversity of life. The medicines that we now synthesize were once isolated from animals, plants, fungi, and bacteria. There is a whole industry devoted to the discovery of new potential medicines by scanning various species for the presence of bioactive compounds. For example, plants produce chemicals for defense against infection and herbivores. Spiders and snakes produce diverse venoms. Both classes of organisms have been the source of important medicines, like Taxol from yew trees, which treats breast, lung and ovarian cancers, or Ohanin from King Cobra venom, which is a painkiller 3-4 . Each species that becomes extinct may hold the key to curing currently untreatable diseases. The faster we lose those species, the smaller the chance of discovering solutions.

Once a species goes extinct, we will never be able to experience them. This type of thinking has driven the conservation of pandas, sea otters, and other charismatic animals. These species are called flagship species, and their conservation can result in protection of biodiversity. Even though these animals are only a small part of the whole ecosystem, preserving them means preserving the ecosystem they occupy. Efforts to save the sea otter on the West Coast of North America have resulted in healthy kelp forests housing many thousands of other species 5 . Without protection of the sea otters, herbivores like sea urchins, which are usually eaten by the otters, are capable of completely devouring kelp forests leaving barren rocks where very few species could survive.

Referências

  1. Knowlton, Nancy. The future of coral reefs. PNAS. 2001, Vol. 98 , (10) 5419-5425.
  2. Andrea S. Downing, Egbert H. van Nes, Wolf M. Mooij, Marten Scheffer. The Resilience and Resistance of an Ecosystem to a Collapse of Diversity. PLoS One. . 2012 , Vol. 7(9): e46135.
  3. Wall, Monroe E. Camptothecin and taxol: Discovery to clinic. Med Res Rev. 1998, Vol. 18, 5 (299-314).
  4. Yuh Fen Pung, Peter T. H. Wong, Prakash P. Kumar, Wayne C. Hodgson, R. Manjunatha Kini. Ohanin, a Novel Protein from King Cobra Venom, Induces Hypolocomotion and Hyperalgesia in Mice. J Biol Chem. 2005, 280, 13137-13147.
  5. Estes, J.A., et al. Complex Trophic Interactions in Kelp Forest Ecosystems. Bulletin of Marine Science, Volume . 2004, Vol. 7, 3: 621-638.

This Map Shows You the Odds of Finding a New Species in Your Neighborhood

Almost a decade ago, researchers at Yale University launched a global database called Map of Life to track biodiversity distributions across the planet. Now, the team added a new feature to the database that predicts where species currently unknown to scientists may be hiding, reports Elizabeth Pennisi for Ciência.

The interactive map identifies biodiversity hotspots organized by vertebrate groups: birds, reptiles, amphibians and mammals. (Fish are not included in the map.) The team's work was published in the journal Nature Ecology and Evolution esta semana.

In 2018, ecologist Mario Moura of the Federal University of Paraíba in Brazil teamed up with Yale ecologist Walter Jetz, who spearheaded the initial creation of the Map of Life. The pair set out to identify where 85 percent of Earth's undiscovered species may be, Ciência relatórios. For two years, the team collected information about 32,000 vertebrate species. Data on population size, geographical range, historical discovery dates and other biological characteristics were used to create a computer model that estimated where undescribed species might exist today, reports Peter Dockrill for Alerta Científico.

The model found tropical environments in countries including Brazil, Indonesia, Madagascar, and Colombia harbor the most undiscovered species, Alerta Científico relatórios. The model also predicts that new species of amphibians and reptiles are the most undiscovered animals today, reports Alerta Científico. Smaller animals have limited ranges that may be inaccessible, making their detection more difficult. In contrast, larger animals that occupy greater geographic ranges are more likely to be discovered, the researchers explain in a statement.

"It is striking to see the importance of tropical forests as cradles of discoveries, reinforcing the urgent need to protect tropical forests and stop deforestation rates if we want a chance to truly discover our biodiversity," said Moura to Isaac Schultz for Gizmodo.

The map comes at a crucial time when Earth is facing a biodiversity crisis. In the Living Planet Index (LPI) constructed by the World Wildlife Fund and the Zoological Society of London to track biodiversity and species populations, it was reported that there was a 68 percent decrease in vertebrae species populations between 1970 and 2016. The report also noted a 94 percent decline in animal populations in the Americas' tropical subregions.

"At the current pace of global environmental change, there is no doubt that many species will go extinct before we have ever learned about their existence and had the chance to consider their fate," Jetz says in a statement. "I feel such ignorance is inexcusable, and we owe it to future generations to rapidly close these knowledge gaps."

The team is working on three other maps still in beta testing that estimate species richness and rarity, biodiversity facets, and discovery potential. The researchers note that the maps can be used as a conservation tool and used to prioritize investigation in areas that may be affected most by climate change, Ciência relatórios. The team also plans on expanding their map to cover plant, marine, and invertebrate species as well.

"We hope to motivate citizen scientists and biodiversity enthusiasts about the importance of species discovery and ignite discussions and agreements from those responsible for decision-making and conservation planning," Moura tells Gizmodo.

About Elizabeth Gamillo

Elizabeth Gamillo is a science journalist based in Milwaukee, Wisconsin. She has written for Ciência magazine as their 2018 AAAS Diverse Voices in Science Journalism Intern.


How do scientists know we've only discovered 14% of all living species?

EDIT: WOW, this got a lot more response than I thought. Thank you all so much!

There have been many different estimates given for the total number of species on planet Earth. Some estimates are mere educated guesses by experts, while others are more grounded in statistics. A famous estimate was provided by Terry Erwin, an entomologist working for the Smithsonian Institute. He sampled beetles from the Amazon basin by pumping insecticides into large rainforest trees and catching the dead insects that rained down into nets (this method is now called ɿogging'). Using these samples, he observed that many species of beetles were only found within a single species of tree. By sampling lots of different species of tree, he found that on average, each species of canopy tree had roughly 160 species of beetle that were only found on a single tree species. So then, estimating that there are about 50,000 species of canopy trees, he simply multiplied 160 x 50,000 to come up with 8 million. Since it is relatively well known that beetles make up approximately 25% of all described species on Earth, he then multiplied 8 million x 4 to come up with 32 million. This estimate received a lot of attention because of how large it was. It also received quite a lot of criticism, given the extrapolations that he used. For example, his estimate of 50,000 Amazon tree species is likely too high, and the number of endemic beetles per tree species is also highly variables from one tree species to the next. Today, most scientists think the Erwin estimate is probably too high.

There have thus been many other estimates provided by different groups over the years. A good one that comes to mind is described in a paper by Mora et al. 2011 in PlosONE (http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1001127). The authors identify an important relationship that helped them to derive an accurate estimation of global species diversity. That is, there tends to be a linear relationship between the log number of taxonomic units found within different taxonomic hierarchies (i.e., from species, to genus, to family, to order, etc.). While we have a poor idea of the total number of species on Earth, we do have very good estimates for the total number of genera and families, etc. So, using these numbers, the authors simply plotted the number of taxonomic units found within all hierarchies above the species level (i.e., from genera to phylum). Using the linear model obtained from this procedure, they extrapolated their data to the species level and found the model to land on the number 8.7 million. Given the fact that about 1.2 million species have been described, 1.2/8.7 = 14%, bringing us to your original question.

This number is widely regarding as being a fairly accurate estimation of global species richness. Most biologists expect this number to be somewhere between 6 and 12 million now. However, it is important to point out that these estimates ignore microbes! We really don't have a clue what the diversity of prokaryotes looks like, so they are largely left out of these types of estimations. Advances in genomic sequencing will hopefully help us get closer to an answer, but we are still in the very early stages of developing techniques for describing microbial diversity.


A Globally Consistent Richness‐Climate Relationship for Angiosperms

Species richness, the simplest index of biodiversity, varies greatly over broad spatial scales. Richness‐climate relationships often account for >80% of the spatial variance in richness. However, it has been suggested that richness‐climate relationships differ significantly among geographic regions and that there is no globally consistent relationship. This study investigated the global patterns of species and family richness of angiosperms in relation to climate. We found that models relating angiosperm richness to mean annual temperature, annual water deficit, and their interaction or models relating richness to annual potential evapotranspiration and water deficit are both globally consistent and very strong and are independent of the diverse evolutionary histories and functional assemblages of plants in different parts of the world. Thus, effects of other factors such as evolutionary history, postglacial dispersal, soil nutrients, topography, or other climatic variables either must be quite minor over broad scales (because there is little residual variation left to explain) or they must be strongly collinear with global patterns of climate. The correlations shown here must be predicted by any successful hypothesis of mechanisms controlling richness patterns.


Assista o vídeo: BIO Ecologia II - Padrões de Riqueza de Espécies (Agosto 2022).