Gabarito da segunda prova de biogeografia de 2010.1

Esta prova foi constituída de 15 questões e valeu um máximo de 10,0 pontos. Todas as questões poderiam ser respondidas e cada questão valeu 1,0 ponto, fazendo com que fosse possível alcançar uma nota maior que 10. Caso isto acontecesse a nota seria reduzida para o máximo de 10 pontos.

A consulta de anotações e livros pode ser feita livremente. Não houve consulta aos colegas ou a qualquer instrumento eletrônico (computador, celular, etc.). A duração da prova foi de quatro horas.

O gabarito apresenta as noções que deveriam ter sido utilizadas nas respostas das questões. Como é uma prova discursiva, o texto poderia variar bastante em desenvolvimento, mas atingiria a nota máxima da questão se abordasse todas as noções envolvidas.

GABARITO da 2a PROVA

01. O gráfico abaixo demonstra o comportamento da diversidade e de amplitude de distribuição batimétrica ao longo de um gradiente de profundidade no oceano Pacífico. Aponte estes gradientes neste gráfico.
Em relação a um destes gradientes, aponte a (s) justificativa (s) para o seu aparecimento.

Resposta: Gradiente com quadrados: Diversidade
                  Gradiente com círculos: Amplitude de Distribuição Batimétrica
Em relação a um destes gradientes, aponte a (s) justificativa (s) para o seu aparecimento.
Se a resposta for:
a) Gradiente de Diversidade: Produtividade, condições ambientais adversas (Pressão, Luminosidade …)
b) Gradiente de Amplitude de Distribuição Batimétrica: Condições Climáticas (Variabilidade Climática), Área.

02. Recentemente (Prior, 2010. Consevation Biology v.24(3):646-647) apontou a extirpação de Rangifer tarandus caribou, uma subespécie de caribu do Parque Nacional de Banff, no Canadá. A população, que era já pequena foi atingida por uma avalanche e todos os indivíduos pereceram. Comente a perda de biodiversidade e se é possível restaurá-la.

Resposta: a) noção de metapopulação; b) Noção de extirpação; c) noção de variabilidade genética e populacional; d) noção de populações mínimas viáveis; pode ser algo de biogeografia de ilhas (por causa do parque); e) pode-se comentar a perda de biodiversidade como um todo, indo por uma outra linha de resposta, a pergunta permite isso.

03. Corredores ecológicos são importantes componentes da paisagem. Como um determinado corredor específico encontrado na paisagem pode influenciar o fluxo gênico de uma comunidade biológica? Escreva um desenho experimental para testar o fluxo gênico de diferentes grupos taxonômicos nesta mesma paisagem.

Resposta: Como facilitador, mas também como filtro e barreira entre porções da matriz. No desenho experimental poderia ser utilizada genética de populações, mas não filogeografia.

04. A coextinção é um fenômeno que atinge organismos interdependentes em comunidades biológicas. As atuais alterações climáticas tem acelerado o ritmo de extinção de organismos que hospedam diversos parasitas. Parasitas, especialmente os monoespecíficos, frequentemente se extinguem junto com seus hospedeiros. Este é um dos fenômenos naturais que apontam a integração dos ecossistemas. Descreva os fatores que contribuem para estas coextinções, como a distribuição geográfica e as estratégias de dispersão biológicas podem influenciá-las. Finalmente, indique quais organismos e/ ou sistemas naturais estariam mais propensos a este processo.

Resposta: O aluno deve relacionar teorias ecológicas de superorganismo e distribuição individuais. Pensar em dispersão e co-distribuição de hospedeiros e parasitas. Indicar relação inseto-planta, hospedeiro-parasita e associações simbiontes, mas também pode relacionar espécies-chave no ecossistema.

05. Em um arquipélago hipotético, não muito grande, foi identificado um total de 15 espécies de pássaros. Todas pertencentes a uma mesma família. O que pode ser dito sobre este arquipélago, sobre as relações de parentesco destes pássaros e sua ecologia?

Resposta: Provavelmente o arquipélago é oceânico. possivelmente eles formam um grupo monofilético que deve ter o grupo-irmão no continente mais próximo. Ecologicamente devem ter passado por um processo de radiação adaptativa.

06. Como é tratada a questão dos “Centros de Origem” na biogeografia histórica?

Resposta: Podem ser listadas características que apontam um provável centro de origem estas características devem ser corroboradas por evidências paleontológicas, geológicas e em estudos moleculares.

07. Existem representantes de um gênero hipotético Xus nos biomas Caatinga e Cerrado, e apenas uma espécie disjunta em um enclave de cerrado na região amazônica (chamado Campinarana). Quais as possíveis explicações para esta distribuição do gênero?

Resposta: Extinção ou dispersão de longo alcançe

08. Um estudo genético foi proposto para entender as relações entre populações de peixes de regiões à montante e a jusante de uma grande cachoeira. Quais evidências este estudo pode fornecer que indicariam se existe ou não fluxo gênico entre estas populações?

Resposta: Encontrar frequencias de haplótipos diferentes acima e abaixo da barreira biogeográfica é evidência de que o fluxo gênico é prejudicado entre as espécies.

09. Podemos resumir os fatores que influenciam na formação de biotas em três principais linhas. Quais são elas? Descreva os processos envolvidos.

Resposta: Evolução, (descrição de formas de especiação), Dispersão (descrição de formas de dispersão) e Extinção (extinção, extirpação, metapopulações e coextinção)

10. A espécie humana colonizou a maior parte da face da Terra. Comente as mudanças ecológicas, nos aspectos bióticos e abióticos, que esta colonização causou. Se possível, dê exemplos de outras mudanças biológicas que ocorreram ao longo da história geológica da Terra com implicações semelhantes para as comunidades biológicas.

Resposta: alterações climáticas, alterações na composição química de corpos d'água; espécies invasoras, redução e alteração de habitat; extinção em massa. Outros eventos de extinção em massa e alteração planetária: queda do Chicxulub; alteração da atmosfera pelas cianofícias; alteração da quantidade de ferro disponível na Terra pelo oxigênio biogênico liberado no início da vida na terra.

11. Que métodos de pesquisa podem ser utilizados para conhecer a distribuição geográfica de uma espécie biológica e como podemos transmitir a informação através de publicações?

Resposta: inventários com coleções de referência. Os dados são sempre pontuais, mas é possivel extrapolar para manchas de distribuição. As publicações sobre distribuição normalmente vêm atreladas a trabalhos taxonômicos e podem ser apresentadas na forma de mapas, catálogos ou listas de registros e coordenadas geográficas

12. Quatro populações de um gênero de herbácea com apenas duas espécies estão distribuídas na Mata Atlântica e no Cerrado. Como pode ser recuperada a história biogeográfica deste gênero?

Resposta: Através de estudos de filogeografia poderá ser compreendida a evolução do grupo. A ordem dos eventos de especiação irá indicar também os processos vicariantes e por conseguinte, na história biogeográfica. Como os organismos são muito proximamente relacionados, será necessário fazer um estudo filogeográfico que identificará mutações nos haplótidos de DNA dos cloroplastos.

13. Como o conceito de nicho multidimensional influencia na distribuição individual de espécies? E como este conceito pode ser utilizado para entender invasões biológicas?

Resposta: Citar nicho fundamental e nicho realizado. Especies invasoras coevoluem num nicho realizado e quando atingem ambientes colonizáveis podem ampliar seu nicho para mais próximo do nicho fundamental. Espécies propensas à invasão também são mais generalistas, o que amplia o nicho fundamental potencial delas.

14. Espécies aquáticas dependentes de ambientes temporários, como os brejos existentes nas restingas, são freqüentemente ameaçadas de extinção. Quais fatores populacionais, ecológicos e evolutivos podem estar envolvidos naturalmente na biologia destas espécies?

Resposta: Dispersão entre subpopulações de uma mesma metapopulação. Estas espécies evoluem para possuírem estagios alternados de vida que permitem a resistência a ambientes de dessecação e estratégias de dispersão para sempre atingirem ambientes propícios. Normalmente há uma baixa variabilidade genética intra-populacional.

15. O plâncton é um estágio de vida que facilita a dispersão de animais aquáticos que, na fase adulta são sésseis. Quais as principais barreiras biogeográficas a estes organismos?

Resposta: correntes marinhas, reservatórios em ambientes aquáticos continentais, temperatura e salinidade de águas, turbidez (relacionado com produtividade primária e disponibilidade de fitoplâncton).

Notas da 1a prova – Primeiro período de 2010

Finalmente as notas da primeira prova de biogeografia.

43% da turma alcançou nota 7,0 ou acima. 17% ficaram com nota inferior a 5,0 (Fig. 1)

Cada questão valia 2,0 pontos, totalizando 10.

Na questão sobre a classificação dos peixes, ninguém propôs uma classificação, embora muitos tenham feito corretamente a análise filogenética.
A maior nota da questão foi 1,5. Poucos propuseram os mesmos caracteres do gabarito, mas a grande maioria chegou, ou deveria ter chegado, ao mesmo resultado que o do gabarito. Todas as matrizes propostas foram testadas e, mesmo variando a definição e o número de caracteres, o resultado correto foi sempre o do gabarito.

Entre as questões opcionais a questão sobre “grupo monofilético” (questão 6) foi a mais respondida. No entanto, a maioria das pessoas não falou sobre todos os descendentes de uma mesmo ancestral, citando apenas “descendentes de um mesmo ancestral”.

A questão cinco foi anulada. O assunto sobre disjunções somente foi abordado diretamente em uma aula posterior à prova. Sendo assim, os 22 alunos que responderam à questão cinco tiveram as notas calculadas para contabilizar apenas quatro questões. Os que não responderam à questão cinco tiveram as notas das questões simplesmente somadas.

Fig. 1. Distribuição das notas da prova

Fig. 2. Distribuição de respostas às questões opcionais

Gabarito da 1a PROVA de Biogeografia 30/04/2010

Questões obrigatórias:

1. O que é Biogeografia? Lembrando que de Candolle foi o primeiro a diferenciar dois aspectos das distribuições dos organismos vivos, explique as duas principais correntes de pensamento desta ciência.

Resposta:
Biogeografia é uma disciplina de biologia comparada que estuda a distribuição geográfica e espacial dos organismos vivos e os sistemas por eles compostos. Para conhecer a distribuição dos organismos vivos é necessário conhecer as entidades estudadas e como defini-las. Conhecer os padrões de ocorrência em escalas variadas e entender a influência de fatores bióticos e abióticos nos padrões encontrados.
De Candolle propôs o entendimento da geografia botânica classificando os ambientes em Habitações e Estações. As Habitações foram propostas como grandes áreas geográficas separadas de outras por acidentes geográficos marcantes, como cadeias de montanhas ou oceanos. As Estações foram propostas como as condições ambientais encontradas nos locais de ocorrência dos vegetais, como por exemplo, umidade, tipo de solo e clima.
Estas duas formas de entender o ambiente onde os vegetais ocorrem podem ser equiparadas ao que se desenvolveu mais recentemente como biogeografia histórica e biogeografia ecológica. A primeira – biogeografia histórica – se ocupa de entender os padrões de distribuição dos organismos num contexto histórico, principalmente em uma escala de tempo geológica, levando em conta o surgimento e desaparecimento de grandes barreiras biogeográficas e a evolução dos padrões encontrados nas províncias biogeográficas atuais. A segunda – biogeografia ecológica – se ocupa em compreender os requisitos para manutenção da distribuição dos organismos, estratégias de dispersão e ampliação de áreas de ocorrência. A escala temporal de trabalho é mais próxima ao presente e são investigados os processos que influenciam nos padrões de distribuição.

2. Proponha uma classificação para os peixes abaixo utilizando a sistemática filogenética. Demonstre as relações entre as morfoespécies e como você chegou a elas:

Resposta:

O primeiro passo para propor a classificação dos peixes A, B, C, D e E é construir uma hipótese filogenética utilizando a sistemática filogenética. Para tal, vamos analisar quais são as características morfológicas que diferenciam estes organismos:

1. forma das nadadeiras anal e dorsal: (0) arredondada; (1) afilada;
2. forma da nadadeira caudal: (0) arredondada; (1) furcada;
3. forma da nadadeira peitoral: (0) arredondada; (1) afilada;
4. altura do corpo: (0) baixo; (1) alto;
5. linha lateral: (0) não pigmentada; (1) pigmentada;
6. nadadeira caudal: (0) sem ocelo; (1) com ocelo;
7. nadadeiras: (0) sem ou com pouca pigmentação; (1) fortemente pigmentadas;
8. ocelos na nadadeira anal: (0) ausentes; (1) presentes;
9. nadadeiras anal e dorsal: (0) lisas; (1) listradas.

Em seguida deve ser construída uma matriz de caracteres (cada uma das características levantadas e seus estados):

Peixes \ caracteres	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Peixe grupo externo	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Peixe A	1	0	1	0	0	0	1	0	0
Peixe B	1	0	1	0	0	0	0	0	1
Peixe C	1	1	0	0	1	0	0	0	0
Peixe D	1	1	0	1	0	1	0	0	0
Peixe E	1	1	0	1	0	1	0	1	0

Em seguida construimos o cladograma mais parcimonioso que, teoricamente irá refletir as relações de parentesco entre os peixes do grupo-interno:

Percebemos que os peixes se organizam em grupos que, podem ser representados da seguinte maneira ((A, B)(C(D, E))).

Assumindo que as espécies aqui abordadas formam um grupo monofilético é possível organizar as espécies em um, dois ou três grupos: um único gênero de cinco espécies; dois gêneros, um com duas espécies (A e B) e outro com três (C, D e E); ou três gêneros, dois com duas espécies (A e B) e (D e E) e outro monotípico (C).

Uma proposta diferente de codificação dos caracteres pode ser possível, mas será julgado caso a caso, sempre levando em conta a aplicação do método de parsimônia (a explicação que necessita de um menor número de pressupostos é a aceita).

3. Discorra sobre a biogeografia no período pré-evolutivo. Quais as idéias predominantes e como elas evoluíram?

Resposta:

As idéias predominantes foram o centro de origem e dispersão e a imutabilidade (ou fixismo) das espécies. Estas duas idéias derivaram da cultura judaico-cristã que admitia a criação divina dos organismos em um lugar específico (centro de origem), a partir do qual todos se dispersaram e após o qual nenhum deles se modificou.

Estas idéias pré-evolucionistas nem sempre foram fixistas, Platão, por exemplo, admitia a degeneração dos seres e os pré-socráticos aceitavam a mutabilidade dos seres.

4. Como a descoberta das Américas influenciou o pensamento biogeográfico e religioso sobre a diversidade biológica e sua origem?

Resposta:

Com a descoberta de um novo continente, separado por um oceano inteiro do Velho Mundo começou-se a questionar a dispersão dos organismos a partir do Eden e mais tarde, a partir do Monte Ararat. Da mesma maneira, os povos humanos que habitavam o novo continente não poderiam ter tido origem a partir da linhagem de Adão.

O “aparecimento” de dos estranhos e exóticos organismos do Novo Mundo precisava ser explicado de alguma maneira. Aos poucos, as explicações religiosas, com base na Bíblia, foram se tornando incapazes de lidar com a enorme diversidade que se apresentava.

Linneu em seu artigo “Sobre o aumento da terra conhecida” procurou explicar como Deus criou todos os seres em um mesmo lugar de onde estes se dispersaram. Contudo, não explicou os métodos de dispersão dos organismos. E acreditava que, “organismos com requisitos ambientais semelhantes seriam os mesmos em continentes diferentes”. Mais tarde Buffon propôs que, “organismos com requisitos ambientais semelhantes são diferentes em continentes diferentes”.

 

5. Como se pode explicar a ocorrência de táxons filogenéticamente relacionados (grupos-irmãos) em áreas disjuntas?

Resposta:

Áreas disjuntas são aquelas separadas por grandes extensões. É possível explicar a presença de táxons relacionados em áreas disjuntas através de eventos de extinção e/ ou dispersão.

 

6. O que é um táxon monofilético?

Resposta:

Um táxon monofilético é também chamado de “natural” e inclui todos os descendentes de um mesmo ancestral.

 

7. Cite, ao menos, três modos de especiação relacionados ao espaço geográfico.

Resposta:

Especiação alopátrica, simpátrica e parapátrica . Poderia ser citada ainda a especiação peripátrica, denominação menos usada.

A especiação alopátrica ocorre quando uma população é dividida pelo surgimento de uma barreira biogeográfica.

A especiação simpátrica ocorre quando há divergência de componentes de uma linhagem em um mesmo espaço geográfico, dando origem a duas espécies ou linhagens diferentes.

A especiação parapátrica ocorre quando populações adjacentes, normalmente ao longo de um gradiente, deixam de ter fluxo gênico e passam a traçar destinos evolutivos diferentes.

A especiação peripátrica ocorre quando há dispersão por chance e apenas uma pequena parcela representativa da população original forma uma população isolada na periferia da distribuição original. O pool genético da população original, na nova população isolada, passa por um efeito fundador e consequentemente fica mais sucetível à deriva gênica e a perda de alelos.

8. Quais as premissas básicas adotadas atualmente para uma análise biogeográfica histórica?

Resposta:

É necessário conhecer a evolução dos grupos taxonômicos estudados, ou seja, sua história filogenética. É necessário também analisar conjuntamente mais de um grupo com o objetivo de encontrar eventos vicariantes, e/ ou eventos de dispersão comuns na história dos grupos e da Terra.

TRABALHO DE CURSO

Como alternativa à segunda prova, o aluno poderá escolher fazer um TRABALHO DE CURSO INDIVIDUAL. Quem fizer este trabalho não precisa fazer a 2a prova. O trabalho poderá ser entregue até no máximo a data da segunda prova, dia 09 de julho.

Para fazer uma avaliação preliminar e decidir, junto com o aluno, se o trabalho poderá ser usado para substituir a nota da segunda prova ou não, vou verificar o desenvolvimento dos trabalhos no dia 2 de julho, após a aula e os seminários.

O trabalho é parecido com o estudo dirigido, só que mais aprofundado. Deverá ser escolhido um tema qualquer, dentro da matéria dada, e feito um pré-projeto simples (no máximo uma página) para apresentação ao professor. Este pré-projeto pode ser apresentado a qualquer momento, mesmo fora dos horários de aula ou por email. Se o professor concordar com o projeto o TRABALHO DE CURSO INDIVIDUAL poderá servir como a segunda nota da disciplina. Se o aluno desistir no meio do caminho ou não conseguir entregar, a 2a prova poderá ser feita.

O trabalho deve ter no mínimo 6 (seis) páginas e no máximo 20 (vinte) páginas. E dever seguir uma formatação simples: fonte Times New Roman, 12; parágrafo justificado com espaçamento de 1,5 entre as linhas e de uma linha entre parágrafos; todas as margens com 2,5 cm. O título deve ser centralizado e em negrito. O nome do aluno deve constar logo abaixo do título.

Exemplo de projetos possíveis:

1. História da biogeografia no período após os descobrimentos;
2. Mecanismos geográficos de especiação;
3. Regra de Rapoport em peixes oceânicos;
4. Métodos em biogeografia histórica;
5. Fenômenos evolutivos associados à biogeografia de ilhas;
6. Expansão humana nas Américas;
7. A influência da biogeografia na criação de áreas protegidas.

Índice de Aulas 2010

19/03/10    Introdução à Biogeografia, diversidade biológica e História da Biogeografia no período pré-evolutivo                       
26/03/10    Continuação da história da biogeografia; evolução biológica e geológica                       
02/04/10    Feriado – NÃO HAVERÁ AULA                       
09/04/10    Evolução e Biologia Comparada                       
16/04/10    Biogeografia histórica
23/04/10    Feriado – NÃO HAVERÁ AULA
30/04/10    PROVA
07/05/10    Filogeografia                       
14/05/10    Padrões de distribuição e diversidade                       
21/05/10    Comunidades e Ecossistemas                       
28/05/10    Biogeografia de Ilhas                     
04/06/10    Feriado enforcado – NÃO HAVERÁ AULA                       

11/06/10    Revisão da 1a prova e seminários
18/06/10    Semana de Integração Acadêmica – NÃO HAVERÁ AULA
25/06/10    Jogo do Brasil – NÃO HAVERÁ AULA
02/07/10    Biogeografia humana, ecologia de paisagens e conservação
09/07/10    PROVA                       
16/07/10    PROVA FINAL