exemplos de avp
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Exemplos de AVP
Ecologia de Populações
Prof. Dr. Harold Gordon Fowler popecologia@hotmail.com
A conservação de populações enfoca o tamanho populacional, a diversidade genética, e habitat crítico
Os biólogos que enfocam a conservação ao nível de população e espécie – Usam duas técnicas principais
– Enfoque na espécie
– Enfoque na paisagem
Historia de AVP
Historia de AVP
Existem em excesso de 30 AVPs publicados
A base teórica da viabilidade populacional ainda está em desenvolvimento
Ainda não existem modelos suficientemente sofisticados
Não existem descrições da historia vital ou dados para a maioria das espécies
APV: Analise Quantitativa de Riscos: Usa dados demográficos para entender a relação entre sobrevivência futura em populações pequenas ou ameaçadas e as opções de ameaças ou manejo por via de cenários. APV pode também prever o efeito de eventos aleatórios sobre a persistência populacional.
4 eventos aleatórios principais afeita a sobrevivência de populações pequenas:
1) Catástrofes naturais: incêndios, enchentes, terremotos 2) Fatores genéticos: deriva genética, efeito de fundador,
endogamia 3) Incerteza ambiental 4) Estocasticidade demográfica
Os modelos de AVP tendem ser específicos a espécie devido as diferencias do tamanho populacional e demografia e as respostas diferencias a cada um desses quatro fatores.
Historia de AVP
Aplicação de APVP
O risco de extinção é a aplicação principal e serve para provar o declínio populacional até um tempo especificado
Declínio (%)
Prob
abilidade
2. How much land, and in what configuration, is needed to protect against extinction risk?
3. What life stages or demographic processes are in need of management? 4. How many individuals are required to establish a viable population in
reintroduction programmes? 5. How many individuals can be harvested without impacting persistence? 6. Guiding future research priorities
If model outcomes are highly sensitive to certain parameters (e.g. say risk of decline is sensitive to low or high input values of juvenile survival rates) we may need more accurate field data
Historia de AVP
Baseado em contagens Contos de indivíduos numa população ou substitutos do tamanho populacional (como fêmeas com filhotes ou machos com territórios)
Premissas: todos os indivíduos são idênticos. Não considera os efeitos sobre o crescimento populacional ou estrutura etária, tamanho, status social, e razão sexual (e.g. análogos aos fatores que afeita Ne)
Baseado na Demografia Complexa
Usa dados da estrutura populacional (fecundidade, sobrevivência específica a idade, distancias de dispersão) O modelo pode ser rodado várias vezes usando valores maiores e menores de um parâmetro para lidar com a incerteza. Porém, esse processo exige muito esforço e custo
Modelos de APV
PMV = o tamanho populacional que se fosse menor aumenta a probabilidade de extinção, ou o número mínimo de populações locais interatuantes necessárias para a persistência a largo prazo de uma metapopulação
População Mínima Viável: um conceito chave nos modelos de APV
3. Catástrofes naturais, como enchentes, afeitam o tempo de persistência independe mente do tamanho populacional (independente da densidade). Para evitar isso, algumas espécies ameçeadas são dividas em populações separadas.
4. Endogamia: especialmente relevantes em populações pequenas
2) Incerteza ambiental: densidades de inimigos, variação sazonal, e flutuações de recursos
1) Razão sexual viciada 2) Estrutura etária: populações com números altos de indivíduos
jovens ou velhos (populações são dominadas por indivíduoss sem condições de reproduzir)
1) Incerteza demográfica: os eventos aleatórios que afeitam a sobrevivência ou reprodução como função de tamanho e estrutura populacional
4 fatores são muito importantes nos modelos de APV:
APV
Estabelecimento de
Prioridades de AVPs
Raridade (tamanho populacional local e regional)
Grau de risco (ameaças)
Significância Funcional em Sistemas Ecológicos (espécies chaves, engenheiros, ou dominantes na teia trófica)
Papel de umbrela para outras espécies Status Legal Envolvimento e apoio público Disponibilidade de Dados
Propósito da Analise de Viabilidade da População (AVP)
Para estudar como a perda de habitat, incerteza ambienta, estocasticidade demográfica e fatores genéticos determinam as probabilidades de extinção de espécies
A teoria de meta-populações nos proporciona a base para entender essas relações
AVP pode ser usado para informar que tamanho uma população precisa para sobreviver x anos com uma probabilidade de . 95% de extinção em x anos
AVP
A maioria das AVPs consideram fatores internos (razão sexual, número de nascimentos, sobrevivência, e outros) e o efeito desses fatores internos sobre a persistência populacional
Aplicação de AVP
A AVP pode ser usada para modelar a probabilidade do fracasso ou sucesso de uma população sob um conjunto dado de circunstancias
Pode ser usado para estabelecer o tamanho populacional necessário para manter uma espécie.
Pode ser usado para encontrar atributos que tornam a população vulneravel
Aplicações de AVPs Avaliação de risco de extinção
– Avaliações de espécies solitárias o múltiplas
– Avaliar dados (series temporais) do monitoramento
Orientação da conservação e manejo – Identificando estágios chaves da historia vital
– Determinando o tamanho e geometria de reservas
– Avaliando introduções e translocalizações
– Fixando limites a coleta, pesca ou caça
– Determinando o número de populações locais necessárias
AVP na regulação de exploração
Os elementos da AVP são usados para determinar o tamanho da população mínima antes de que sua exploração seja sustentável.
Existe a necessidade de informação sobre a dinâmica populacional, historia vital, e demografia para determinar níveis sustentáveis de exploração
AVP na regulação de exploração
Difere significativamente dos modelos populacionais tradicionais de pesca
Previsão de crescimento ou declínio populacional Usa métodos quantitativos para prever a
probabilidade ou o tempo de extinção Previsão de quais estágios vitais contribuem
mais ao crescimento populacional Avalia os efeitos da variação nas taxas vitais
sobre as capacidades de previsão Ajudem determinar quais dados adicionais são
necessários para melhorar a estimativa da população futura
Previsão do tempo a extinção sob as condições atuais
Previsão de como as estratégias diferentes de manejo afetam a probabilidade de extinção
Previsão de quantos indivíduos seriam necessários para estabelecer uma população nova
Previsão de quais limites de coleta ainda suportam o crescimento ou estabilidade populacional
Previsão de quantas populações são necessárias para prevenir a extinção global
AVP na regulação de exploração
Aplicação de AVP
Isso resulta em respostas a perguntas de manejo: – Onde concentrar os esforços?
– Aumento da natalidade?
– Redução de mortes dos jovens?
– Redução de mortes dos velhos?
– Redução de mortes dos machos?
– Redução de mortes das fêmeas?
Os cientistas as vezes precisam coordenar suas atividades alem das fronteiras de seu domínio
Populações Mínimas Viáveis (PMV)
PMV para a sobrevivência a curto prazo (N=50)
PMV para a sobrevivência a largo prazo (N=500)
Usada primeiro por Shaffer (1983) num estudo sobre ursos no Parque Nacional de Yellowstone
Usou dados detalhados de 12 anos de populações de ursos para construir a dinâmica populacional ao seguir ursos indivíduos e incorporar os efeitos de eventos aleatórios
NPS Photo
Estudo de Caso: Análise de Populações do Urso Grizzly
Se queria uma probabilidade de sobrevivência de 100 anos de 95% para ursos, precisa habitat suficiente para 70 a 90 ursos
Se queria uma sobrevivência maior de que 99% precisa mais ursos
Pesquisa não modelou as influencias genéticas ou catástrofes naturais aleatórios NPS Photo
Estudo de Caso: Análise de Populações do Urso Grizzly
Mark Shaffer: Ursus arctos horribilis terá uma probabilidade de sobrevivência de 95% em períodos diferentes no futuro? – 100 anos: sim – 300 anos: não
Influencia manejo do Urso (menos mineração)
Inibiu a retirada cedo da lista vermelha
Primeira AVP quantitativa (1978)
M.L. Shaffer (1981) BioScience 31:131-134
Estudo de Caso: Análise de Populações do Urso Grizzly
Estudo de Caso: Análise de Populações do Urso Grizzly
A primeira analise da viabilidade de populações
Foi realizada como parte de estudo a largo prazo dessa espécie no Parque Nacional de Yellowstone
O estudo demonstra que a população de ursos – Cresceu
muito nos últimos 20 anos
Núm
ero
de ind
ivíd
uos
150
100
50
0 1973 1982 1991 2000
Fêmeas com filhotes
Filhotes
Ano
Estudo de Caso: Análise de Populações do Urso Grizzly
Censo
Independente da Densidade
Estimou μ e σ2 dos dados de contagem:
Estudo de Caso: Análise de Populações do Urso Grizzly
A probabilidade de extinção calculada visualmente de projeções estocásticas:
Ou de μ e σ2
Estudo de Caso: Análise de Populações do Urso Grizzly
Estudo de Caso: Análise de Populações do Urso Grizzly
Quais populações de Urso são mais
importantes para sua
persistência?
Picoides borealis é endêmica a sudeste dos EE.UU. E ocorre em florestas decíduas maduras
• Nidifica somente em pinheiros vivos >80 anos de idade com cavidades
• Ameaças: Perda de habitat
As populações são pequenas, fragmentadas e isoladas
1) A distribuição atual é consistente com sua persistência regional a largo prazo?
2) Quais opções de manejo estão disponíveis?
Maguire et al. (1995) Picoides borealis
Dados de cinco colônias ativas: indivíduos novos com bandas 1983-1988
Cinco classes etárias e estagios diferentes de historia vital
Uso de 2 conjuntos de dados: A base de aves com bandas, e a base de aves com e sem bandas
Estimaram a sobrevivência dependente de idade e a fecundidade das fêmeas
Incorporaram a incerteza demográfica e ambiental
1. Indivíduos com bandas: tempo mediano a extinção =58 anos, mas altamente variável sob efeitos da estocasticidade demográfica que poderia reduzir o tempo a extinção a 40 anos; 2. Incluindo dados de aves sem bandas: probabilidade de extinção de zero em 100 anos e aumento do tamanho populacional
Analise de sensitividade: Importante na escolha de opções de manejo
Usando dados de aves com bandas, λ (taxa finita de aumento populacional) e risco de extinção demonstraram ser mais sensíveis a variação da sobrevivência de juvenis. Ao reduzir a sobrevivência juvenil em 10%, e λ = 0.913 a extinção ocorreu mais rapuidamente. Quando dados de aves sem bandas foram incorporado, o mesmo declínio resulto em λ = 1.03 o que corresponde a uma população crescendo com o risco de extinção de zero.
Por que tanta incerteza? Os levantamentos de aves sem bandas provavelmente contaram as mesmas aves mais de uma vez, assim superestimando a população. Conservação prudente: Reduza a mortalidade de filhotes pelo fornecimento de cavidades apropriados de nidificação. As cavidades são mais limitantes
Picoides borealis
Trichechus manatus é uma espécie rara com aproximadamente 2000 indivíduos. Até 5,3% da população morre anualmente, principalmente devido aos acidentes com barcos. 50% (220) das carcaças femininas demonstraram ser maduras reprodutivamente
Trichechus manatus
Marmontel et al. (1997) APV de Trichechus manatus : Estimaram a sobrevivência e reprodução específica a idade a partir de 1200 carcaças coletadas entre 1977 e 1992
Desse valor de λ a APV estimou uma probabilidade de 44% de persistência por 100 anos
λ atual estimada em 0.997 (lembre se λ < 1 a população diminua)
Marmontel et al. (1997) rodaram o modelo de novo visando o que significaria uma redução de 10% da mortalidade dos adultos: λ >1 e a viabilidade a largo prazo maiorility
Sugestão: controle de velocidade para reduzir acidentes
Uma rede de áreas protegidas ligam as populações boreais de várias espécies de carnívoros com populações pequenas e mais isoladas nas margens da amplitude austral. Os esforços de conservação enfocaram a manutenção da conectividade da paisagem regional.
Carroll, et al. 2003. Ecological Applications 13:1773−1789.
Carnívoros Grandes nas Montanhas Rochosas
Esses modelos combinam dados demográficos com atributos do habitat para prever se manchas de habitat apropriado ficaram ocupadas no tempo.
Esse tipo de modelagem pode incorporar informação sobre:
1) Resposta de uma população a mudança da paisagem, incluindo sinalizando as áreas de maior vulnerabilidade ao declínio ou extinção.
2) Localização das áreas de fonte da população
3) Resposta das populações a estratégias alternativas de conservação.
AVP Espacialmente Explícita
Habitats diferentes podem ser associados com taxas demográficas diferentes.
As taxas demográficas podem ser escalonadas para representar as manchas distintas de habitat na paisagem.
AVP Espacialmente Explícita
Habitat mas pobre mortalidade maior e reprodução menor
AVP Espacialmente Explícita
• A população humana muda no tempo.
• O modelo pode acomodar cenários
distintos da mudança da paisagem pela mudança dos fatores associados ao impacto humano (rodovias e industria).
• Também pode incorporar o tempo
de retorno da mudança da paisagem
AVP Espacialmente Explícita
• Com os esforços atuais de conservação, cada espécie enfrenta quedas na ocupação paisagem nos próximos 15 anos
AVP Espacialmente Explícita
• Economicamente é impossível preservar todos os habitats. O que fazer?
AVP Espacialmente Explícita
Whole region
Canadian Rockies
ecoregion
Exemplos reais: Um dos casos melhor documentados do tamanho mínimo viável de populações e
de ovelhas, onde a estocasticidade demográfica toma papel principal na
persistência de 122 populações
Berger, J. 1990. Persistence of different- sized populations: an empirical
assessment of rapid extinctions in bighorn sheep. Conservation Biology 4:91-98
Meta-população do sul de Strix occidentalis
occidentalis
Correlações com
Precipitação
Meta-população do sul de Strix occidentalis
occidentalis
Meta-população do sul de Strix occidentalis
occidentalis
Meta-população do sul de Strix occidentalis occidentalis
Meta-população do sul de Strix occidentalis
occidentalis
Meta-população do sul de Strix occidentalis
occidentalis
Meta-população do sul de Strix occidentalis
occidentalis
Probabilidades de persistência de
Strix occidentalis occidentalis
Tempo a recuperação – Strix occidentalis occidentalis (Mediano = 45 anos)
Distribuição da taxa média de crescimento de populações de Strix occidentalis occidentalis
que recuperaram
X0
1
0
Pr
(occu
rre
nc
e)
XobE 10}{Pr
Environmental Covariates
Meta-população do sul de Strix occidentalis
occidentalis
Probabilidade de ocorrência
Probabilidade de ocorrência
0.94
0.22
0.94
0.22
Probabilidade de ocorrência
Rallus longirostus
Viabilidade de Rallus
longirostus – sem dispersão
Viabilidade Global de Rallus
longirostus depende do pântanos
Rallus longirostus com
dispersão
AVP demográfica multi-local
(sem dispersão)
AVP demográfica multi-local AVP
(dispersão de juvenis)
Comparar os riscos relativos de populações múltiplas
10 de 11 populações locais de Strix occidentalis caurina estão em declínio
Quais populações de salmão podem ser preservados com financiamento mínimo?
Permite “triagem”: – Algumas populações ficaram bem sem nada – Algumas populações serão impossíveis salvar – Foco nas outras populações onde os esforços
terão diferencia
E.D. Forsman et al. (1996) Demography of the Northern Spotted Owl
F.W. Allendorf et al. (1997) Conservation Biology 11:140-152
Analise de Dados de Monitoramento
As AVPs podem ser usados para integrar e analisar os dados de monitoramento – Planos de recuperação especificam que a
sobrevivência, crescimento e reprodução de populações a serem monitorizadas
– Planos de conservação de habitat também requerem monitoramento de populações, mas os requerimentos podem variar
Freqüentemente o uso desses dados não é especificado e os dados não sempre são usados para avaliar os programas
Gerber et al. (1999) usaram dados de monitoramento de Eschrichtus robustas
Perguntaram quantos anos de dados seriam necessários para determinar se a espécie poderia ser retirada da lista vermelha
Analise de Dados de Monitoramento
Analisar e sintetizar dados de monitoramento
Eschrichtus robustas tem populações suficientes para serem retiradas da lista vermelha?
A espécie retirada em 1994,após 17 levantamentos Cada levantamento custou US$60,000 Poderia ter sido retirada em 1978, após 11
levantamentos.
L.R. Gerber et al. (1999) Conservation Biology 13:1215-1219
Viabilidade Baseada no Crescimento Populacional
As taxas de crescimento podem ser mais uteis para populações nas quais as probabilidades de extinção a curto prazo são baixas mas a população é is vulnerável
Eschrichtus robustas atualmente com uma população menor de 150 e em declínio
A probabilidade da extinção nos próximos 100 anos é quase não existente, mas é certa dentro de 300 anos
Viabilidade Baseada no Crescimento Populacional
As ações implicam que a taxa de crescimento populacional precisa ser maior do que a taxa atual de λ = 0.976 para tornar viável a população
Taxas maiores de crescimento obviamente reduzem a probabilidade da extinção (resultados similares)
O crescimento populacional é melhor estimado com dados limitados
O crescimento estocástico sofre menos efeitos da variabilidade temporal do que o risco da extinção
Modelo Matriz da População
Analise de Elasticidade
A analise de elasticidade é um método para determinar a “sensibilidade” do crescimento populacional (λ) a mudanças de escala nas taxas vitais (crescimento, sobrevivência e reprodução)
A analise examina a sensibilidade de crescimento a mudança em cada elemento da matriz (para cada estágio)
A base dessa informações, podemos concluir quais elementos (quais estágios e taxas) tem uma influencia maior sobre a sobrevivência da população
Conseqüências da Analise de Elasticidade
Determinar quais estágios contribuem mais ao crescimento populacional
O manejo depois pode enfocar os estágios vitais mais importantes
Reservas podem ser criadas para acomodar os estágios vitais mais importantes para espécies com ciclos de vida complexos e migração
As ações de manejo podem ser orientadas com informação sobre quais estágios vitais são mais importantes para o crescimento populacional
Crouse et al. (1987) e Crowder et al. (1994) usaram AVPs para ajudar no manejo de tartarugas marinhos vulneráveis dos Estados Unidos
Identificação de Estágios Vitais Críticos
Necessidade de determinar qual ameaça principal era mais importante:
Mortalidade de ovos e filhotes nas praias Afogamento de adultos em redes de pesca
Identificar os estágios vitais chaves
ou os processos demográficos como
alvos de manejo
Qual estágio vital das tartarugas marinhos é mais suscetível de intervenção para manejo?
– O melhoramento da sobrevivência dos filhotes nas praias não é suficiente, mas ajuda
– Necessidade de melhorar a sobrevivência de juvenis e adultos
Analise resultou na implementação de TEDs
D. Crouse (1987) Ecology 68:1412-1423
Crouse et al. 1987
Identificar os estágios vitais chaves
ou os processos demográficos como
alvos de manejo
Identificação de Estágios Vitais Críticos
O uso de AVP com dados populacionais para avaliar as contribuições relativas de estágios vitais distintos sobre o crescimento populacional
Os adultos reprodutivos constituem o estágio mais importante
Esforços para salvar ovos e filhotes não revertam o declínio populacional ainda com 100% de sucesso A colocação de TED (turtle excluder devices) em redes de pesca funciona melhor para a recuperação ainda com um nível baixo de mortalidade
E o projeto Tamar?
Determinar o tamanho da reserva
para atingir a proteção desejada
Qual é o tamanho que os parques da áfrica semi-árida precisam ser para preservar elefantes na face de varias projeções de estiagem?
Um tamanho populacional grande é bom 8 elefantes por km2
Necessidade de 1.294. Km2
para uma probabilidade de 99% de persistência por 1000 anos
P. Armbruster e R. Lande (1993) Conservation Biology 7:602-610
Determinar o número de indivíduos para soltar para estabelecer uma
população Troca entre o número de populações novos e o
tamanho de cada população – O último afeita a probabilidade de que cada um tem
sucesso
Qual é o valor de uma adição contínua de indivíduos novos após a soltura inicial? – Capercaillie na Escócia para uma probabilidade de
sobrevivência por 50 anos de 95% é necessário soltar inicialmente:
– Sem suplementação : 60 indivíduos
– Com 2 indivíduos adicionados a cada 5 anos: 10 indivíduos
K. Marshall e G. Edward Jones (1998) Biodiversity and Conservation 7:275-296
Estabelecer limites de coleta
Quantos (e qual estágio) indivíduos podem ser coletados antes do que a população decai? – Coleta (palmito, pesca)
– Coleta secundária
– Destruição de Habitat
Particularmente relevante
Determinar quantas (e quais) populações são necessárias para a persistência de uma espécie
Pedicularis furbishiae: cresce em populações pequenas nas margens de um único rio no estado de Maine
As populações locais freqüentemente são extintas devido a ação do gelo
Proteção das populações atuais garante a extinção eventual
Precisa manejar outras locais para aumentar oportunidades de colonização
E. Menges (1990) Conservation Biology 4:52-62
Exemplo de AVP
Duas ninhadas por ano e controle de predadores podem ser eficazes
Catástrofes limitam a capacidade de recuperação de populações
Manejo de populações silvestres e cativas juntas aumenta a probabilidade de
recuperação
Duas populações são melhores do que uma ainda sob o efeito de catástrofes
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