Modelagem da Distribuição Potencial das Palmeiras na ... · condições ambientais favoráveis...

Proposta:

Modelagem da Distribuição Potencial das Palmeiras na Amazônia:

Cenários Atuais e Futuros

Luciana Satiko Arasato bolsista "Projeto Cenários"

DPI-INPE

Orientadora: Dra. Silvana Amaral

“CENÁRIOS PARA A AMAZÔNIA: USO DA TERRA, BIODIVERSIDADE E CLIMA”

Roteiro...

• Objetivo

• Introdução: Palmeiras e MDE

• Proposta para o projeto “Cenários”

• Dados e metodologia proposta

• Resultados iniciais

Objetivo

Modelar a distribuição potencial de palmeiras na Amazônia, baseado no

conceito de nicho ecológico, no cenário de clima atual e futuro

Palmeiras

Família Arecaceae (Palmae)

São as mais características da flora tropical

No Brasil: cerca de 36 gêneros e 195 espécies (Giulietti et al, 2005)

Distribuição tropical e sub-tropical

Arecoidea

buriti

São de grande interesse comercial e importantes economicamente para as comunidades locais

Palmeiras

Palmeiras

Sensoriamento Remoto

ESTIPE

Solitária Cespitosa Acaule

Euterpe precatoria Mart.

açaí, juçara, açaí-da-mata

Oenocarpus mapora H. Karst.

bacaba, bacabinha

Syagrus microphylla Burret

coquinho, ariri

Algumas características

Pinadas

Phytelephas macrocarpa Ruiz & Pav.

Jarina, marfim-vegetal

Palmadas

Mauritiella armata (Mart.) Burret

Caraná, caranã, buritiana

Inteira

Geonoma baculifera (Poit.) Kunth

ubim

FOLHAS


Desmoncus polyacanthos Mart

Syagrus pseudococos (Raddi) Glassman

Bactris tomentosa Mart.

Dossel

trepadeira

Sub-bosque


Modelagem de distribuição potencial de espécies (MDE)

ALG

OR

ITM

O

Pontos de ocorrência Posição geográfica

Variáveis ambientais temperatura precipitação topografia

MODELO de DISTRIBUIÇÃO de ESPÉCIES

Distribuição Preditiva

Modificado de Siqueira (2005)

ALG

OR

ITM

O

Pontos de ocorrência Posição geográfica

Variáveis ambientais temperatura precipitação topografia

MODELO de DISTRIBUIÇÃO de ESPÉCIES

Distribuição Preditiva

Relacionadas com: - FISIOLOGIA e ECOLOGIA DA

ESPÉCIE; - ESCALA

Modelagem de distribuição potencial de espécies (MDE)

Nicho ecológico

Nicho realizado – porção do nicho fundamental considerando as interações interespecíficas

G.E. Huntchinson

Espaço ecológico

tem

per

atu

ra

Nicho fundamental

Nicho realizado

tipo de solo

Val

eria

no

(200

6)

Nicho fundamental – todas as características do hipervolume de n-dimensões que age na espécie

Proposta para o projeto

Dados de presença

de palmeiras

Variáveis ambientais

atuais


MDEs cenário atual

Maxent


MDEs cenário atual

Maxent


futuros


MDEs cenário atual

MDEs cenário futuro

? ?

?

Maxent


futuros

Modelos de distribuição potencial de palmeiras na Amazônia - CENÁRIO ATUAL

Discutir:

• as condições ambientais que podem influenciar a

definição dos nichos ecológicos das palmeiras;

• a distribuição desse grupo na Amazônia.


Simulação com as condições climáticas provenientes de cenários de mudanças futuro.

Contribuir para o entendimento das influências das mudanças do clima na região em relação os limites do nicho ecológico para a sobrevivência das palmeiras.

?


Região da Amazônia Legal no Brasil

Área de Estudo

Dados de ocorrência

INSTITUTO DE BOTÂNICA

Jardim Botânico de São Paulo

Total: 2637 registros

Dados de ocorrência

espécies com ocorrência somente na Amazônia Legal do Brasil

com mínimo de 10 ocorrências

Espécie número de ocorrências Mauritiella aculeata (Kunth) Burret 11

Mauritiella armata (Mart.) Burret 17

Attalea maripa (Aubl.) Mart. 10

Astrocaryum vulgare Mart. 10

Bactris concinna Mart. 10

Bactris elegans Barb.Rodr. 10

Bactris maraja Mart. 40

Bactris oligocarpa Barb.Rodr. 11

Barcella odora (Trail) Drude* 10

Socratea exorrhiza (Mart.) H. Wendl. 23

Chamaedorea pauciflora Mart. 18

Chamaedorea pinnatifrons (Jacq.) Oerst. 12

Euterpe oleracea Mart. 15

Euterpe precatoria Mart. 16

Geonoma brongniartii Mart. 16

Geonoma camana Trail 12

Geonoma deversa (Poit.) Kunth 45

Geonoma leptospadix Trail 15

Geonoma macrostachys Mart. 46

Geonoma maxima (Poit.) Kunth 32

Geonoma stricta (Poit.) Kunth 76

21 espécies

Espécies que serão modeladas


Variáveis climáticas (67 variáveis):

• Bioclimáticas

• Precipitação

• Temperaturas: mínimas, médias e máximas

http://www.worldclim.org/

Modelagem da distribuição potencial de palmeiras – escala regional

CENÁRIO ATUAL

Topografia: • altitude • declividade • orientação de vertente • distância vertical a drenagem mais próxima - HAND

http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/



Topografia: • altitude • declividade • HAND (distância vertical a drenagem mais próxima)

www.dpi.inpe.br/Ambdata/

Resolução espacial: 30 segundos de arco

(aproximadamente 1km)

Algoritmo

Dados de presença

Maxent (Entropia Máxima)

Rodrigues (2011)

Algoritmo

Dados de presença

Maxent (Entropia Máxima)

Rodrigues (2011)

Programa Maxent

Maxent

- PRINCÍPIO: define uma distribuição de probabilidade com base na máxima entropia (uniforme) que está sujeito a diversas restrições devido a falta de informação da distribuição real.

- RESULTADO: é uma superfície contínua com valores de probabilidade das condições ambientais favoráveis para o estabelecimento da espécie e que varia de 1-0

0,8 0,8 0,6 0,4

0,7 0,9 0,81 0,2

0,05 0,4 0,1 0,06

0,01 0,3 0,3 0,5

Cada pixel: apresenta o valor de

probabilidade de se ter o nicho ecológico da espécie, levando-se em consideração as variáveis ambientais

iniciais

Ph

illip

s et

al (

2006

)

http://www.dpi.inpe.br/referata/reunioes_2011.html Elisângela Silva da Cunha Rodrigues

Resultados iniciais...

MDEs – cenário atual

1) Geração de MDEs considerando todas as variáveis ambientais (71 variáveis)

- Reamostragem dos dados: Validação cruzada

21 modelos – 1 para cada espécie



2) Escolha do conjunto de variáveis ambientais para cada espécie

• Correlação das variáveis; • Ecofisiologia da espécie; • O conjunto de variáveis ambientais influencia no modelo final

Variable Percent contribution

Permutation importance

prec7_am 18.3 0.1

hand100_am 12.8 4.9

tmin12_am 11.7 0

bio14_am 9.8 0.1

bio19_am 9.7 12.6

bio17_am 5.4 17.5

altitude 3.6 1.2

bio13_am 2.5 0

bio7_am 2.4 2.7

tmean5_am 2.1 19.2

prec4_am 2 4.5

prec10_am 1.9 9.3

bio12_am 1.9 1.7

tmax7_am 1.7 6.8

declividade_am 1.7 1.7

prec8_am 1.3 2.2

bio4_am 1.3 2

exposicao_am 1.3 0.3

prec11_am 1.3 3.4

tmax10_am 0.9 0.5

prec2_am 0.9 0

tmin5_am 0.8 0

prec5_am 0.8 0.5

prec6_am 0.7 0

tmax6_am 0.5 1.7

tmean3_am 0.3 0.8

bio6_am 0.3 0

bio3_am 0.3 0.9

tmax2_am 0.3 0

prec3_am 0.3 0.8

tmean12_am 0.3 1.2

bio2_am 0.2 0

tmin4_am 0.2 1.2

tmax11_am 0.2 0.3

tmax1_am 0.1 0.6

prec12_am 0.1 0.3

tmin3_am 0.1 0

bio15_am 0.1 0

tmax9_am 0.1 0.2

tmin6_am 0 0

tmin9_am 0 0.2

tmax5_am 0 0.3

tmax12_am 0 0.1

tmean9_am 0 0

tmin1_am 0 0

tmean7_am 0 0

tmin8_am 0 0

bio9_am 0 0

bio18_am 0 0

tmax3_am 0 0

tmean10_am 0 0

tmin7_am 0 0

bio16_am 0 0

bio11_am 0 0

bio10_am 0 0

bio1_am 0 0

prec1_am 0 0

tmax8_am 0 0

tmax4_am 0 0

prec9_am 0 0

tmean11_am 0 0

tmean1_am 0 0

tmean2_am 0 0

tmean4_am 0 0

tmean6_am 0 0

tmean8_am 0 0

mask_amleg 0 0

tmin10_am 0 0

tmin11_am 0 0

bio8_am 0 0

bio5_am 0 0

tmin2_am 0 0


Todas as variáveis

Bactris maraja Mart.

http://www.kew.org




prec7_am 16.6 0.3

hand100_am 12.3 3.7

bio19_am 10.7 14.6

bio14_am 8.4 0.1

tmean5_am 8.1 22

bio7_am 6.5 3.7

prec8_am 5.3 0.8

altitude 3.9 4.1

bio12_am 3.8 1.6

prec5_am 3.6 1

bio17_am 3.2 11.4

tmax6_am 2.3 1.2

bio4_am 2.3 0.9

prec10_am 2.3 9

prec4_am 2.1 6

tmax7_am 2 6.8


tmax10_am 1.1 0.6

exposicao_am 1 0.6

prec11_am 0.8 5.5

tmean12_am 0.5 0.5

prec3_am 0.3 1.7

prec12_am 0.2 0.6

bio3_am 0.2 0.5

tmax1_am 0.2 0.4

tmean3_am 0.2 0.6

tmin4_am 0.1 0.2

tmax9_am 0.1 0.3

tmax11_am 0.1 0.2

tmin9_am 0 0.1

tmax5_am 0 0

tmax12_am 0 0

Bactris maraja Mart. Seleção pelo valor de importância fornecido pelo

programa MAXENT

32 variáveis




bio14_am 25.7 0.2

hand100_am 14.8 7.3

bio19_am 12.5 20.2

bio17_am 8.5 14.6

tmean5_am 8.2 24.1

bio7_am 8.1 6.3

prec4_am 5.4 8.8

altitude 4 1

bio4_am 3 2.1

tmax7_am 2.2 7.6

bio12_am 2.2 1.8

exposicao_am 1.5 0.7


prec10_am 1.1 0.3

tmax1_am 1.1 3.4

bio3_am 0.2 0.6

tmin4_am 0.1 0.2

Bactris maraja Mart.

17 variáveis



Próximos passos... - Escolher um grupo de variáveis ambientais para cada espécie e gerar o MDE cenário atual; - Gerar um mapa de ocorrência da espécie (presença e ausência) - Comparar esse MDE com a distribuição descrita por Henderson et al. (1995)



Próximos passos... - Escolher um grupo de variáveis ambientais para cada espécie e gerar o MDE cenário atual; - Gerar um mapa de ocorrência da espécie (presença e ausência) - Comparar esse MDE com a distribuição descrita por Henderson et al. (1995)

Menor valor entre pontos “Lowest Presence Threshold” (LPT)

Pearson et al. (2007)



Próximos passos... - Escolher um grupo de variáveis ambientais para cada espécie e gerar o MDE; - Gerar um mapa de ocorrência da espécie (presença e ausência) - Comparar mapa de ocorrência com a distribuição descrita por Henderson et al. (1995)avaliação do MDE.

Modelos de distribuição potencial de palmeiras na Amazônia - CENÁRIO ATUAL

Discutir:

• as condições ambientais que podem influenciar a

definição dos nichos ecológicos das palmeiras;

• a distribuição desse grupo na Amazônia.

E aí...

Simulação com as condições climáticas provenientes de cenários de mudanças futuro.

Contribuir para o entendimento das influências das mudanças do clima na região em relação os limites do nicho ecológico para a sobrevivência das palmeiras.

?

E aí...

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