Biogeografia - UFPR, programa 2013_v2

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Disciplina: Biogeografia Histórica e Métodos de análise.
Número de horas: 45 horas.
Professor Responsável: Prof. Dr. Claudio José Barros de Carvalho, Universidade Federal do
Paraná (UFPR).
Leitura prévia: Carvalho & Almeida (Eds.). 2011. Biogeografia da América do Sul; padrões
& processos [capítulos 1, 3-7, 11-14].
Monitores: MSc André Lopes / MSc Tatiana Sepúlveda (PG Entomologia), mestranda Thuane
Bochorny (PG Botânica).
Objetivos: Permitir a compreensão dos principais métodos de reconstrução histórica de
padrões de distribuição; analisar/interpretar padrões de distribuição geográfica de táxons
principalmente de ocorrência Neotropical e/ou sul-americanos; utilizar programas
computacionais para análises biogeográficas.
Ementa: Biogeografia Histórica. Conceitos. Área de distribuição. Áreas de endemismo.
Métodos de padrão. Dispersão. Vicariância. Métodos em Biogeografia. Biogeografia
filogenética. Pan-biogeografia. Biogeografia cladística. Métodos de eventos. Biogeografia da
América do Sul e Central. Biogeografia e conservação.
Avaliação: Presença (100%). Conceito: execução dos exercícios práticos (30%), leitura e
discussão dos textos em aula (20%), apresentação e atuação no Seminário – avaliação dos
participantes de cada grupo (50%).
Desenvolvimento do Curso: aulas teóricas e práticas, atividades práticas, utilização de
programas de computador, discussão de artigos, apresentação de seminários. Atividades serão
desenvolvidas para uma melhor compreensão e utilização de métodos biogeográficos usuais,
incluindo a leitura e discussão de textos para acompanhamento das aulas e aprofundamento de
conhecimentos. Ver textos em: https://www.dropbox.com/sh/gfvpevssy2isewn/CjI2ALGN3t
Seminários: 1 artigo por estudante [4–5 estudantes por grupo] relacionado com o tema geral
do seminário. Apresentação geral (5 minutos), desenvolvimento (30-40 minutos) e conclusão
(5 minutos). Todos participantes deverão apresentar, no mínimo, o seu artigo. Todos os
estudantes devem estar presentes no início das atividades do seminário (dia 16 de outubro,
sexta-feira, às 08h45min). Apresentação do seminário em arquivo pdf.
Material disponibilizado: Programa do Curso com o roteiro da parte prática; dados de
distribuição de espécies; links para obtenção dos programas DIVA-GIS, DIVA, Treefitter
(https://www.dropbox.com/sh/gfvpevssy2isewn/CjI2ALGN3t).
Equipamento necessário do estudante: computador pessoal. Instalar todos os programas
previamente ao início do curso.
Segunda-feira – 14 de outubro de 2013
Dia I. 8h30min: Introdução e planejamento do curso. Módulo I: Evolução do pensamento
científico. Módulo II: Biogeografia de padrão: conceitos e terminologia. Dispersão,
vicariância.
Claudio José Barros de Carvalho - UFPR
Biogeografia Histórica e Métodos de análise
14 a 18 de outubro de 2013
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12h00min: Almoço.
14h00min: Módulo III (André Lopes). Prática: dados de distribuição, uso de planilhas, mapas
e aplicação do DIVA-GIS: geração e exportação de dados.
Leitura de artigos para Aula II (dia 15, terça-feira, manhã): Santos & Amorim 2007, Sanmartín
2012.
Monitores: André Lopes, Tatiana Sepúlveda, Thuane Bochorny.
Refs.: Brundin 1972, Bremer 1992, Myers & Giller 1994, Harold & Mooi 1994, Morrone
1994, Ronquist 1994, Wägele 1994, Ronquist 1995, Morrone & Crisci 1995, Morrone et al.
1996, Papavero et al. 1995 a, Papavero et al. 1995 b, Papavero et al. 1995 c, Papavero et. al.
1997, Ameziane & Roux 1997, Brown & Lomolino 1998, Humphries & Parenti 1999, MongeNájera 1999, Zunino 2000, Cox 2001, Linder 2001, Morrone 2001a, Rapoport & Mongeau
2001,Morrone 2002a, Szumik et al. 2002, Espinosa et al. 2002, Roig-Juñent et al. 2002, Crisci
et al. 2003, Zunino & Zullini 2003, Queiroz 2005, Riddley 2005, McGlone 2005, Crisci et al.
2006, Posada et al. 2006, Santos & Amorim 2007, Escalante 2007, Ebach & Tangley 2007,
Sanmartín 2012.
Terça-feira – 15 de outubro de 2013
Dia II. 08h30min: Discussão de artigos: Santos & Amorim 2007, Sanmartín 2012.
09h00min: Módulo IV. Métodos de padrões. Pan-biogeografia. Léon Croizat. Análise de
traços: Distância geográfica mínima. Traço. Linhas de base. Centros de massa. Nó
biogeográfico. Critério filogenético. Análise Parcimoniosa de endemismos [PAE]. Panbiogeografia quantitativa. Módulo V: Área de endemismos. Biogeografia e conservação.
12h00min: Almoço.
14h00min: Módulo VI (André Lopes). Prática: Exercícios de Pan-biogeografia: confecção de
traços individuais e generalizados (ver Nihei & Carvalho 2005, Carvalho & Pont 2006).
Artigos para leitura para aula III (dia 16, quarta-feira, pela manhã): Sanmartín 2012, Knapp
2013.
Refs.: Nelson 1973, Croizat et al. 1974, Croizat 1982, Craw 1982, Craw 1984a, Craw 1984b,
Craw 1984c, Croizat 1984, Craw & Weston 1984, Meachen & Estabrook 1985, Page 1987,
Platnick & Nelson 1988, Craw 1988, Grehan 1989, Grehan 1993, Page 1993, Espinosa et al.
2002, Slowinski 1993, Myers & Giller 1994, Morrone & Lopretto 1994, Bond-Buckup &
Buckup 1994, Morrone & Crisci 1995, Hadju 1995, Soest & Hajdu 1997, Morrone 1996,
Morrone et al. 1996, Franco-Rosselli & Berg 1997, Cortéz-B. & Franco-R. 1997, Fortino &
Morrone 1997, Cox 1998, Craw et al. 1999, Humphries & Parenti 1999, Rodrigues & LeitãoFilho 2000, Morrone 2000a, Menu-Marque et al. 2000, Grehan 2001a, b, c, Crisci et al. 2003,
Zunino & Zullini 2003, Morrone 2004, Heads 2004, Head 2005, Prevedello & Carvalho 2006,
Heads 2006, Malte 2011.
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Quarta-feira – 16 de outubro de 2013
Dia III. 8h30min: Discussão de artigos: Sanmartín 2012, Knapp 2013.
Módulo VII. Métodos a priori e métodos a posteriori. Análise da Parcimônia de Brooks
[BPA]. Vicariância. Congruência de padrões. Biogeografia Cladística. Cladograma de área
reduzida. Análise dos Componentes. Módulo VIII. Métodos de eventos (Thuane Bochorny).
12h30min: Almoço.
14h00min: Módulo IX (André Lopes). Prática: Utilização dos programas DIVA e Treefitter.
Artigo para leitura para aula IV (dia 17, quinta-feira, manhã): Donoghue & Moore 2003,
Folinsbee & Evans. 2012, Löwenberg-Neto et al. 2012.
17h30min: Definição dos grupos e discussão de artigos que serão utilizados nos seminários.
Refs.: Wilson 1961; Nelson 1973, Nelson & Rosen 1981, Nelson & Platnick 1981, Erwin
1981, Nelson & Platnick 1984, Schuh & Stonedahl 1986, Mayden 1988, Cracraft 1988a,
Cracraft 1988b, Page 1988, Rosen & Smith 1988, Brooks 1990, Ronquist & Nylin 1990, Wiley
et al. 1991, Nelson & Ladiges 1991, Crisci et al. 1991, Vane-Wright et al. 1991, Brooks &
McLennan 1993, Morrone 1993, Espinosa et al. 2002, Page 1993, Page & Ladeard 1994,
Morrone 1994, Hedges et al. 1994, Myers & Giller 1994, Amorim & Tozzoni 1994, Morrone
& Carpenter 1994, Morrone et al. 1994, Wilkinson 1994, Rosen 1995, Morrone & Crisci 1995,
Lovejoy 1996, Costa 1996, Morrone et al. 1996, Monge-Najera 1996, Silva & Oren 1996,
Young et al. 1997, Ronquist 1997, Morrone et al. 1997, Hovenkamp 1997, Swofford 1998,
Brown & Lomolino 1998, Ronquist 1998a, Ronquist 1998b, Ronquist 2002, Shields 1998,
Humphries & Parenti 1999, Posadas & Miranda-Esquivel 1999, Carvalho 1999, Humphries
2000, Marshall & Liebherr 2000, Ron 2000, Veller et al. 2000, Morrone 2001c, Veller &
Brooks 2001, Brooks et al. 2001, Posadas et al. 2001, Brooks & McLennan 2001, Crisci 2001,
Sanmartin & Ronquist. 2002, Morrone & Escalante, 2002, Yeates et al. 2002, Carvalho &
Couri 2002, Szumik et al. 2002, Sanmartin 2003, Crisci et al. 2003, Zunino & Zullini 2003,
Brooks & van Veller 2003, Donoghue & Moore 2003, Sanmartíns & Ronquist. 2004, Silva et
al. 2004, Nores 2004, Lowenberg-Neto & Carvalho 2004, Santos 2005, Halas et al. 2005,
Bortolanza et al. 2006, Nihei 2006, Sanmartin et al. 2006 Sanmartin et al. 2007, ContrerasMedina et a. 2007, Cavalcanti 2007, Katinas & Crisci 2008, Ree & Smith 2008, GarzónOrduña et al. 2009, Sanmartín et al. 2008, Heads 2009, Ree & Sanmartín 2009,
Kodandaramaiah 2010, Carvalho & Almeida 2011, Löwenberg-Neto et al. 2011, SanMartín
2012, Folinsbee & Evans 2012, Knapp 2013.
Quinta-feira – 17 de outubro de 2013
Dia IV. 08h30min: Módulo X: Evolução da América do Sul. Mar epicontinental. Biogeografia
da América Latina e Caribe. Hipóteses biogeográficas: conjecturas e refutações.
Discussão de artigos: Donoghue & Moore 2003, Folinsbee & Evans. 2012, Löwenberg-Neto
et al. 2012.
12h00min: Almoço.
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14h00min: Preparação dos seminários.
Ref.: Brown et al. 1981, Heyer & Maxson 1982, Prance 1985, Brown 1986, Mayr & O´Hara
1986, Frailey et al. 1988, Cracraft & Prum 1988, Liebherr 1988, Nelson et al. 1990, Ehrlich &
Wilson 1991, Vane-Wright et al. 1991, Goldblatt 1993, Hedges et al. 1994, Patton et al. 1994,
Rasanen et al. 1995, Webb 1995, Silva 1995a, Silva 1995b, Silva & Straube 1996, Costa 1996,
Silva 1997, Costa 1997, Amorim & Pires 1996, Morrone et al. 1996, Morrone et al. 1997,
Brown 1997, Morroig & Cerqueira 1997, Morrone & Urtubey 1977, Colinvaux,1998,
Malabarba et al. 1998, Carvalho 1999, Morrone 1999, Furley 1999, Nores 1999, Morrone
2000b, Morrone 2000c, Morrone 2000d, Morrone 2001b, Morrone 2001c, Flores & Vidal
2000, Myers et al. 2000, Haffer 1969, 1997, 2001a, 2001b, Cracraft 2001, Carvalho & Couri
2002, Vanzolini 2002, Davis et al. 2002, Morrone 2002b, Costa 2003, Carvalho et al. 2003,
Donato et al. 2003, Nihei & Carvalho 2004, Vivo & Carmignotto 2004, Carvalho 2004, Hubert
& Renno 2006, Carvalho & Pont 2006, Ribeiro 2006, Bortolanza et al. 2006, Grazziotin et al.
2006, Hayes & Seulal 2006, Paula et al. 2006, Nihei & Carvalho 2007, Santos & Amorim
2007, Ebach & Tangley 2007, Löwenberg-Neto et al. 2008, Nogueira et al. 2011, Ribas et al.
2011, Löwenberg-Neto et al. 2011.
Sexta-feira – Seminários – 18 de outubro de 2013
09h00min: Tema 1: Biogeografia do Gondwana.
Equipe:
10h00min: Tema 2: Pan-biogeografia (qualquer método de pan-biogeografia).
Equipe:
11h00min: Tema 3: Biogeografia da América do Sul ou Central. Biogeografia filogenética e/ou
cladística (qualquer método de biogeografia histórica).
Equipe:
12h00min: Almoço.
14h00min: Tema 4: Biogeografia Neotropical (qualquer método de biogeografia histórica).
Equipe:
15h00min: Tema 5: Biogeografia da região Andina e zona de transição sul-americana
(qualquer método de biogeografia histórica).
Equipe:
16h00min: 6: Biogeografia e Áreas de conservação/padrões macroecológicos (qualquer método
de biogeografia histórica).
Equipe:
17h00min: Padrões e Processos. Encerramento do Curso.
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20
AULAS PRÁTICAS
Créditos: O roteiro para utilização do programa DIVA-GIS foi confeccionado por Kirstern
Lica F. Haseyama <e-mail: [email protected]>. O Prof. Peter Löwenberg-Neto
<[email protected] > desenvolveu o shapefile das regiões biogeográficas de
Morrone (2006). Os roteiros com DIVA e Treefitter foram utilizados nas aulas do I Workshop
em Biogeografia (desenvolvidos por Isabel Sanmartín), realizado de 13/18 de junho de 2013 no
Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, coordenado pelos Profs. Silvio S. Nihei
<[email protected] > e Eduardo A.B. Almeida < [email protected] >.
21
AVISOS GERAIS1
Instalem as versões indicadas para cada um dos programas. Para alguns programas, as versões
podem ser diferentes entre si e podem não abrir o formato de arquivo específico (por exemplo,
DIVA-GIS). Caso possua uma versão instalada na sua máquina, pedimos que instale a versão
que estamos indicando (quando esta é expressamente indicada), caso contrário, você pode não
conseguir trabalhar com os arquivos disponibilizados para os exercícios práticos.
É altamente recomendável que você instale todos os programas a serem utilizados no curso em
um diretório comum e que este esteja localizado logo na raiz (C:\). É altamente recomendável
também que este diretório comum e qualquer uma de suas subpastas tenha o nome curto (8 ou
menos letras), sem maiúsculas, sem espaços e sem pontuações-acentuações. Isto porque alguns
dos programas a serem utilizados só podem ser acessados via Prompt de Comando por
linguagem DOS. Pode ser que você nunca tenha experimentado isso antes. Por exemplo,
“Meus Documentos” vira “Meus docum~”. O importante é simplificar agora, para que depois
você consiga acessar os arquivos da forma mais rápida e simples possível.
1) DIVA-GIS 7.5 Disponível em http://www.divagis.org/download
Podem ocorrer alguns problemas com a utilização do programa, que inclui travamentos,
geralmente esporádicos e a baixa qualidade gráfica dos mapas produzidos, quando estes são
muito grandes. Uma dificuldade adicional é que o programa parece não funcionar com versões
do Microsoft Office anteriores a 2010. Também ocorrem problemas ao tentar rodar o programa
em computadores Mac, mesmo com a versão específica indicada no site.
2) DIVA
http://sourceforge.net/projects/diva/files/diva/
3) TreeFitter
http://sourceforge.net/projects/treefitter/files/TreeFitter/
_____________________
1
Texto modificado do I Workshop em Biogeografia (13/18 de junho de 2013) (S.S. Nihei & E.A.B. Almeida)
22
Aula prática - segunda-feira (14 de outubro de 2013)
Estão disponíveis para os estudantes planilhas em formato Excel com dados de distribuição de
espécies de três gêneros de Muscidae (Insecta, Diptera) (veja abaixo). As planilhas estão
completas, com dados de gênero, espécie, país, estado (província/Departamento), localidade,
longitude/latitude (modificados). O cladograma de Polietina e traços individuais e generalizado
estão disponíveis em Nihei & Carvalho (2005) (cópia anexada). Os cladogramas das espécies
de Brachygasterina e Palpibracus estão inseridas nos Anexos.
As coordenadas geográficas das localidades podem ser encontradas em páginas eletrônicas,
bancos de dados, “sites” da internet, como: “PRCIVI95/IBGE” Sistema de apresentação de
dados do Cadastro de Cidades e Vilas do Brasil; “The Getty Thesaurus of Geographic Names
browser
<http://www.getty.edu/
research/tools/vocabulary/tgn/index.html>”;
“Global
Gazetteer” <http://www.fallingrain.com/>, Georeferencing for natural history collections
<http://biogeomancer.org/>, Species Link <http://splink.cria.org.br/>, Google Earth
<http://earth.google.com.br/> e outros “sites” que possam fornecer informações sobre a
localização geográfica (latitude e longitude) dos grupos estudados. Endereços eletrônicos
poderão também ser acessados a partir da página eletrônica do Curso de Biogeografia para
Ciências Biológicas da UFPR <http://zoo.bio.ufpr.br/diptera/bz023/index.htm >.
O programa DIVA-GIS é um programa de análise espacial gratuito, e pode ser baixado em
http://www.diva-gis.org/download. Entre suas vantagens, além da sua gratuidade, estão o seu
reduzido tamanho e a compatibilidade de seus arquivos com outros programas de análise
espacial. Alguns problemas incluem travamentos, geralmente esporádicos e a baixa qualidade
gráfica dos mapas produzidos, quando estes são muito grandes. Uma dificuldade adicional é
que o programa parece não funcionar com versões do Microsoft Office anteriores a 2010.
Também não obtivemos sucesso em rodar o programa com computadores Mac.
A prática deverá ser desenvolvida em três etapas:
Etapa 1: utilize os dados de Brachygasterina (Insecta, Diptera, Muscidae) (Carvalho & Pont
2006).
Etapa 2: utilize os dados de Palpibracus (Insecta, Diptera, Muscidae) (Soares & Carvalho
2005).
Etapa 3: utilize os dados de Polietina (Insecta, Diptera, Muscidae) (ver Nihei & Carvalho
2005).
1.
Gerando o mapa:
1.1
O primeiro passo para gerar um mapa no DIVA-GIS é abrir um shapefile (arquivos
extensão .shp). Isto pode ser feito clicando-se no símbolo “+” na barra de ferramentas. Este
será o mapa no qual os pontos serão projetados;
1.2
Posteriormente, os pontos podem ser adicionados ao mapa. Existem quatro tipos de
arquivos que podem ser utilizados para informar ao programa as coordenadas dos pontos: texto
23
(.txt), access database (.mdb), excel (.xls) e Dbase (.dbf). Na disciplina serão utilizados os
arquivos excel.
Para isso, é preciso acessar “Data> import points to shapefile> from excel (xls)”. Note que os
arquivos excel precisam ser salvos em .xls e não xlsx. Uma janela irá se abrir (Fig. 1). Clique
em “excel spreadsheet” e localize o arquivo do excel com os pontos. Na primeira vez que o
programa é utilizado, ele pode pedir para fazer o download e instalação de um pacote de
drivers do Office 2007. Faça este processo antes de continuar. Ainda na mesma janela, após a
instalação do pacote, a tabela deverá se abrir. Caso isto não ocorra, reinicie o programa, e se o
problema persistir reinicie o computador.
Fig. 1.
Quando a tabela abrir, certifique-se de que a coluna de longitude está no campo “x/longitude” e
a de latitude no campo “y/latitude” e clique em “save to shapefile” (Fig. 1). Os dados de
distribuição serão salvos na forma de um shapefile, e podem ser posteriormente abertos
diretamente através dele, de acordo com o passo 1. Feche a janela e visualize os pontos no
mapa.
1.3
Novas espécies podem ser adicionadas refazendo-se o passo 1.2.
1.4
Para modificar os símbolos correspondentes às espécies, clica-se duas vezes no seu
símbolo, na coluna da esquerda. Uma janela aparecerá onde é necessário clicar de novo duas
vezes no símbolo. Uma segunda janela aparecerá para que o símbolo possa ser modificado em
tamanho, cor e forma (Fig. 2). Faça as modificações desejadas, clique em “OK”, depois
“apply” e por fim feche a janela;
24
Fig. 2.
1.5
O projeto pode ser salvo em “Project> save”. O projeto será salvo na extensão .div e
poderá ser posteriormente aberto pelo programa desde que os arquivos envolvidos (shapefiles)
não sejam deslocados para pastas diferentes das quais estavam quando o arquivo foi salvo.
Atenção: procure sempre salvar os projetos constantemente, pois infelizmente o programa às
vezes para de responder.
2.
2.1
Exportando o mapa como figura:
Troque a tela de “data” para “design” (Fig. 3, seta verde no canto inferior direito).
25
Fig. 3.
2.2
Para que o mapa apareça na tela em branco, clica-se no ícone do globo (Fig. 3, seta
vermelha). Na coluna da esquerda aparecerão as opções correspondentes ao mapa. Clica-se em
“ok” e em seguida em algum lugar da tela em branco do design, onde o mapa aparecerá;
2.3
Seguindo-se os ícones da barra de ferramentas, pode-se da mesma maneira adicionar
legenda, escala, norte e ainda um texto personalizado. Clicando-se no “x” o mapa será apagado
do design e o usuário terá que começar novamente;
2.4
Quando terminado, pode-se salvar o mapa diretamente clicando-se no botão de salvar
ou copiando-o para o clipboard para colá-lo em algum editor de imagem.
Aula prática - terça-feira (15 de outubro de 2013)
3.
Aplicação do método pan-biogeográfico:
3.1
Após plotar todos os pontos no mapa, devemos fazer os traços individuais. Os traços
individuais conectam os pontos de ocorrência de um dado taxon. Escolha um ponto para
começar e conecte-o ao ponto mais próximo (do mesmo táxon). Caso haja dúvida de qual seja
o ponto mais próximo, utilize o medidor de distância “<->” na barra de ferramentas.
Para utilizar o medidor de distância, clique no seu ícone na barra de ferramentas. Em seguida,
clique no primeiro ponto e depois duas vezes no segundo ponto. A distância em Km aparecerá
na barra abaixo do mapa. Para retirar a linha do mapa, clique em “<->” novamente;
3.2
Para desenhar o traço individual, clique em “data> draw shape”. Uma janela vai se abrir
(Fig. 4). Nela, modifique “type” para “lines”. Para desenhar a linha, clique em um ponto e em
seguida no ponto mais próximo, e assim por diante, até cobrir todos os pontos do táxon. Se
precisar “cortar” a linha clique duas vezes com o mouse.
26
3.3
Quando terminar, clique em “stop drawing”. Clique em “save” e o traço será salvo
como shapefile. A sua cor e forma podem ser modificadas de forma análoga aos pontos.
Recomenda-se que para fazer os traços individuais seja visualizado um táxon de cada vez.
Desmarcando-se os shapefiles na coluna da esquerda eles não serão vistos no mapa.
Fig. 4.
3.4
Para desenhar os traças generalizados, o procedimento é o mesmo do passo 3.2. Faça a
diferenciação desses traços por cores ou espessura diferentes.
Importante: Verificar a filogenia dos gênero (anexos 1 e 2) para orientação dos traços e
possíveis explicações.
Se o DIVA-GIS estiver dando muitos problemas, o passo 3 poderá ser realizado
manualmente, fazendo os traços sobre o mapa disponibilizado no PowerPoint ou
qualquer outro editor de figuras.
27
ANEXOS:
Anexo 1. Cladograma de Brachygasterina retirado de Carvalho & Pont (2006:18).
28
Anexo 2: Cladograma de Palpibracus retirado de Soares & Carvalho (2005:172).

Biogeografia - UFPR, programa 2013_v2

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