Disciplina: BI63 B - ECOSSISTEMAS Profa. Patrícia C. Lobo ...
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Curso de Graduação em Engenharia Ambiental
Disciplina: BI63 B - ECOSSISTEMAS
Profa. Patrícia C. Lobo Fariahttp://paginapessoal.utfpr.edu.br/patricialobo
Atributos demográficos e estrutura de populações.
Que informações além da densidade podem ser obtidas
a partir do conhecimento do tamanho da população?
“Estrutura da população se refere à densidade e à
distribuição de indivíduos no hábitat e às proporções
em cada classe etária”
Como representar a
estrutura de
populações?
Padrão espacial
Reflete o modo de distribuição dos indivíduos
de uma população em determinado local.
de Distribuição Geográfica (abrangência)
• Inclui todas as
áreas que são
ocupadas por
indivíduos de uma
espécie, durante
seu ciclo de vida.
Distribuição geográfica da
erva mate (Ilex sp).
• Barreiras à dispersão
limitam a distribuição
geográfica
• Introdução de
espécies (exóticas)
“quebram” essa
barreira
aleatória, ao acaso
ou randômica
uniforme, regular
ou homogêneaagregada, agrupada
ou contagiosa
Três tipos de distribuição espacial de populações.
rara na natureza,
Distribuição uniforme, regular ou homogênea
• resulta de forte competição (com a morte
surge o espaçamento), territorialidade ou
alelopatia.
Ex.: moitas de
creosoto no deserto,
peixes com defesa de
território, colméias de
spp “agressivas”,
árvores emergentes
(adultos),..., pomar,
plantio revegetação.
há tendência de afastamento entre
indivíduos, mantêm distância mínima.
A presença de um indivíduo não
influencia a presença de outro:
sem dependência de proximidade.
Distribuição aleatória, ao acaso ou randômica
Ex.: bichos de farinha, bivalves em
banco de lama, parasitas ou
predadores solitários, figueiras na
Amazônia.
Ocorre em ambientes muito
homogêneos.
É a mais comum na natureza;
Distribuição agregada, agrupada ou contagiosa
resulta das características do meio (micro-hábitats): concentração de recursos ou condições particulares
ou de comportamento social dos indivíduos, que formam grupos, têmbaixa dispersão,...
Como determinar o padrão
espacial de uma população?
área
distância
Como determinar o padrão espacial de uma população?
100 parcelas
120 indivíduos
Quantos indivíduos
em cada unidade
amostral?
Índice de dispersão de Morisita - Id(área):
• Tomar amostras da população
• Contar o número de indivíduos em cada amostra
• Verificar a distribuição de frequência de ocorrência de amostras com diferentes números de indivíduos [f (x)]
• = quantas amostras têm 0 indivíduos, quantas têm 1, ...,]
• comparar o valor com o esperado!
N(N - 1)
X2 - NId = n = 0,85
N = nº de indivíduos total (tamanho)
n = nº de unidades amostrais (parcelas)
X2 = quadrado do número de indivíduos em cada parcela, somadas todas as parcelas [f (x).(x2)]
F(x) = nº de unidades amostrais com diferentes números de indivíduos
100
242 120
120. 119
ao acaso, aleatória,
randômica
uniforme, regular,
homogêneaagregada, agrupada,
contagiosa
Id >1
Máximo = n
Id <10: perfeitamente
uniforme
Id = 1
Índice de dispersão de Morisita (área):
Distribuição etária
Representação da quantidade de indivíduos (sua proporção) em cada faixa de idade.
Ecologia de Populações...
É uma distribuição de frequência (%)!
Como definir idade?
Definindo idades...
• Estimativas, a partir de diferentes estágiosontogenéticos:
• Número de anéis de crescimento em plantas ou cicatrizes foliares;
• Número de camadas de escamas em peixes;
• Número e tipos de dentes (de leite ou permanente, número de incisivos...)
• Tamanho e forma de chifres,
• Massa do dente de elefante,
• Formato de folhas, número de ramificações ...
Estrutura etária Ecologia de Populações...
reconhecer diferentes estágios de desenvolvimento
“3 classes”: juvenil – reprodutiva – senil (pós-reprodutiva)
Como representar a
distribuição etária?
Pirâmides etárias: o que representam?
OU EM DECLÍNIO
Estrutura etária: pirâmides (Odum & Barrett)
Padrões gerais:
Pirâmides etárias do arganaz
em condições experimentais: Ambiente ilimitado Controlado (B = D)
Fases do ciclo de vida de organismos unitários
Número de gerações ao ano varia entre as espécies.
O conflito entre uso de recursos e reprodução também
varia entre as espécies: quanto à idade da primeira
reprodução, o tamanho da prole, cuidado parental, etc.
A densidade populacional varia
com o tempo?
Capacidade suporte:
densidade máxima de uma espécie que um ambiente pode sustentar.
Hábitat adequado:
suprimento de alimentos, condições ambientais “favoráveis”, locais para ninhos, “poucos” inimigos naturais...
O que determina o tamanho da população?
Natalidade
+
Imigração
+
Emigração
-
Mortalidade-
N1 = N0 + B – D + I – E
B: nascimento (birth)
D: morte (death)
I: imigração (chegada, entrada de indivíduos em uma
população)
E: emigração (saída de indivíduos)
Densidade
N0 = tamanho populacional no tempo = 0
N1 = tamanho populacional no tempo = 1
Populações têm comportamento dinâmico.
Mobilidade: dispersão e migração• Dispersão: maneira pela qual os indivíduos
se afastam um dos outros (movimento na área de abrangência da população)
– Sementes carreadas pelo vento, animais ou água
– Animais estabelecem seus territórios, formação de bandos
• Migração: movimento direcional de organismos, em massa, quase sempre de regiões com poucos recursos para áreas mais produtivas
– Fitoplâncton: dia: superfície / noite: zonas mais profundas
– Borboletas, gnus, gafanhotos, etc..
Movimento de indivíduos (I, E) entre subpopulações entre manchas de hábitats (hábitats isolados)
Migração: deslocamento temporário de uma população para uma
região com condições adequadas. Ocorre quando extremos de
condições exigiriam um alto custo de adaptação
Andorinhas-do-mar do Ártico:
procriam no verão no Atlântico
Norte, quando esfria migram para a
Antártida: vivem nos verões polares!
Grandes populações migram na
época da reprodução para zonas de
grandes concentrações de alimentos
Como estimar a natalidade?
• Plantas:
• Bichos:
Mais da metade da população já terá morrido
antes mesmo de ter sido amostrada!
Quantas vezes cada indivíduo se reproduz? Qual
o tamanho da prole (quantos filhotes)?
nº nascimentos
unidade de tempo
• germinação como início! Mas as
sementes já contêm o embriões
dormentes.
• eclosão dos ovos/expulsão da
placenta (répteis, aves e mamíferos)
e no caso de insetos e anfíbios:
ovos, larvas, adultos???
• Longevidade fisiológica é diferente da longevidade ecológica: a mortalidade por senescência é menor do que por outros fatores (predação, doença, catástrofes).
Como estimar a mortalidade?
M = 100(N0 - N1)/N0
N0 = n indivíduos no tempo 0
N1 = n sobreviventes no tempo 1
• Mortalidade varia com a idade
• Como encontrar um organismo morto?
Ciclo de vida anual
• Espécies apresentam apenas
uma geração por ano, na
estação favorável;
• Nascimentos (eclosão de ovos
ou germinação) ocorrem no
início da “primavera”, crescem
rapidamente, se reproduzem e
morrem ao final do verão ou
outono.
• Há fases dormentes:
sementes, esporos, ovos
que persistem o resto do ano
(estação desfavorável)
• Ex.: gafanhoto, ervas, ...
Ciclo de vida perene
[bianuais]
• O ciclo de vida ultrapassa dois anos
• Geralmente o fotoperíodo determina o momento ideal para a reprodução; ou em condições estáveis, a reprodução pode ser contínua.
• Conflito: investir energia para se proteger na estação desfavorável, com isso a prole será menor que a de espécies anuais.
Eventos reprodutivos:
reprodução sazonal
reprodução contínua
Espécies
iteróparas:
apresentam mais
de um evento
reprodutivo
durante a vida, ou
evento contínuo.
Espécies
semélparas:
apresentam um
único evento de
reprodução sexuada
durante sua vida,
seguido de morte.
2 estratégias
Espécies semélparas - semelparição
EX.: Agave, BAMBUS (muitas spp), ALGUMAS ÁRVORES TROPICAIS
Salmão, Cigarra
Custos para a reprodução?
Fazer a coorte
construção de ninho
migração para áreas reprodução
cuidado com a prole
História de vida das espécies ou bionomia
Quanto tempo viver? A que velocidade crescer?
Quando começar a se reproduzir? Quantas vezes se reproduzir? Quantos descendentes deixar?
Quanto empregar de cuidado com a prole?
Histórias de vida das espécies
r – estrategistas
• Alto investimento em esforço reprodutivo:
• Crescimento rápido
• Reprodução precoce
• Prole numerosa, indivíduos pequenos
• Ciclo de vida curto
• “Produtivas”
• ♣: sementes facilmente dispersas (vento ou vários dispersores), exigem luz para germinar ou: sem luz: banco de sementes (dormentes)
k – estrategistas• Alto investimento em ξ de
manutenção:• Crescimento lento, • Reprodução “tardia”• Prole menos numerosa, +
vigorosa• Ciclo de vida longo• Espécies “eficientes”• ♣: sementes requerem
dispersores especializa-dos, não exigem luz;
• Plântula requer luz (tolera sombra): formam banco de plântulas
Diferentes estratégias: r K
Curvas de sobrevivência
I (convexa):
mortalidade baixa até
perto do fim da vida
(humanos e grandes
animais), qdo muito
Ex.: mamíferos, insetos
sociais, mosca
drosófila
II (próxima de reta
diagonal):
sobrevivência
semelhante nas
diferentes fases.
Ex.: hidra de água
doce, diversos
passeriformes
III (côncava):
mortalidade alta nos
estágios juvenis e
depois .
Ex.: mais frequente:
invertebrados,
peixes, muitas aves.
Risco
de m
orte
Curvas de supervivência: sobrevivência acumulada a partir de um tempo inicial a um tempo final (sobrevivência: a um tempo imediatamente após)
Grande produção de descendentes, com poucos recursos energéticos e nenhum cuidado parental
Fatores que interferem na densidade:
• Disponibilidade de
recursos
– Interferem na
natalidade e
mortalidade
• Aumento de doenças
(contágio): aumento de
mortalidade
• Facilidade de
localização pelos
inimigos naturais:
aumento mortalidade
• Adversidades
ambientais: invernos
prolongados, secas
(indivíduos pequenos
e de vida curta são
mais vulneráveis)
• Relação
n°machos/fêmeas
• Comportamento:
generalistas x
especialistas
Referências
• Capítulo 1 – Fundamentos em Ecologia (Ricardo Pinto Coelho)
• Parte do capítulo 36 – Vida: a ciência da biologia (Sadava e colaboradores)
• Parte do capítulo 6 – Fundamentos de Ecologia (Odum e Barrett)
• Parte do capítulo 5 – Fundamentos em Ecologia (Townsend e colaboradores)
• Partes dos capítulos 13 e 14 – Economia da Natureza (Ricklefs)
• Texto de apoio a padrão espacial