Ecologia de Populações e Comunidades

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Ecologia de Populações e

Comunidades

Profa. Isabel Belloni Schmidt

Dept. Ecologia – UnB

isabels@unb.br

Comunidades – recapitulando:

Interações interespecíficas

Sucessão

Efeito na espécie 1 Efeito na espécie 2

+ - Consumidor-recurso

- - Competição

+ + Mutualismo

+ 0 Comensalismo

- 0 Amensalismo

Mundo verde Mundo marrom Mundo verde Mundo marrom

1º 2º 3º

4º

Interações - Regulações populacionais

Nível Trófico Controle Tam. Pop. Relativo

Predadores (topo) Disponibilidade de recursos Alto (próximo a k)

Herbívoros Predação Baixo (abaixo de K)

Plantas (base) Disponibilidade de recursos Alto (próximo a k)

Decompositores Disponibilidade de recursos Alto (próximo a k)

Interações - Regulações populacionais

Nível Trófico Controle Tam. Pop. Relativo

Predadores (topo) Disponibilidade de recursos Alto (próximo a k)

Herbívoros Predação Baixo (abaixo de K)

Plantas (base) Disponibilidade de recursos Alto (próximo a k)

Decompositores Disponibilidade de recursos Alto (próximo a k)

Defesas contra herbivoria

-Fuga no tempo ou espaço;

- Defesas químicas e mecânicas.

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Atração de predadores;

Defesas contra herbivoria

_{Herbivoria no Cerrado}

• Alta diversidade (2-3 x mais espécies que numa

savana temperada – Arizona, USA);

• Baixa densidade (11 x menor que no Arizona);

• Plantas com lagartas – Cerrado: 12% vs. 49%

Arizona.

Marquis et al. 2002

Interações tri-tróficas

_{Outros herbívoros?}

Herbivoria por formigas

89 colônias de formigas:

>15 toneladas de biomassa/ano

825 kg de biomassa/ha/ano!

Consumo de folhas verdes:

558 kg/ha/ano → ≈ 15% da produção total!

Costa et al. 2008

• Herbivoria

• Predação

• Parasitismo – parasitas vs. parasitóides

+ - Consumidor-recurso

- - Competição

+ + Mutualismo

+ 0 Comensalismo

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O aumento da população de predadores ocorre em média dois anos após o

aumento da população de presas.

Efeito da predação na evolução

Espécie A preda B Espécie A não preda B Espécie B não é predada por A Morrem Morrem Tempo V ar iá ve l “ X ”

Estratégias de fuga

Coloração críptica

Coloração de advertência Mimetismo

Proteção Velocidade Tamanho

+ - Consumidor-recurso - - Competição + + Mutualismo + 0 Comensalismo - 0 Amensalismo + - - - - +

Competição aparente

+ + + + + + + + - - - _- - - - - - -

Aumento na população de 1 sp. de pulgão pode prejudicar a população da outra

espécie de pulgão

Competição intraguilda

+ + + ₊ - - - - + + + + + - - - -

Pardal e joaninha estão na mesma guilda (consumidores primários) Mas o pardal pode também predar a joaninha

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Exclusão competitiva Competição explorativa

Competição por interferência

Efeito da competição na evolução

Espécie A é melhor competidora que

espécie B Espécie A sobrevive

Espécie B não está competindo com a espécie A Nicho A Tempo R ec ur so “ X ” Nicho B

Gasto de energia com competição Predador

Parasita Processo de exclusão competitiva _Competição intraguilda Competição por interferência Competição aparente Tempo N ic ho ec o ló gic o Baixa reprodução Alta reprodução - - - - - - Predador Parasita Mutualista Comensalismo Amensalismo Processo de exclusão competitiva _Competição intraguilda Competição por interferência Competição aparente Disponibilidade de recurso Tempo N ic ho ec o ló gic o Baixa reprodução Alta reprodução - + + - - - - - - + Predador Parasita Mutualista Comensalismo Amensalismo Processo de exclusão competitiva _Competição intraguilda Competição por interferência Competição aparente Disponibilidade de recurso Tempo N ic ho ec o ló gic o Baixa reprodução Alta reprodução - + + - - - - - - + Descendentes adaptados

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Riqueza X Diversidade

Riqueza = nº de espécies

Diversidade = nº de espécies + abundância relativa das espécies

Espécie-chave

É uma espécie que exerce influência nos níveis tróficos inferiores impedindo que as espécies competitivamente superiores monopolizem os recursos críticos É uma espécie que exerce influência no ecossistema de forma desproporcional à sua densidade relativa.

Sucessão ecológica

• Processo de mudança de espécies e estrutura

de uma comunidade ao longo do tempo;

- Influência de fatores bióticos e abióticos nas

condições ambientais que permitem a

colonização por diferentes tipos de espécies

Espécie pioneira vs. espécie tardia

• Sucessão primária

(hábitats recém-formados)

• Sucessão secundária

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Sucessão

• Comunidades climax (na ausência de perturbação)

tendem a se manter estáveis

“última instância do desenvolvimento da comunidade”

• Se perturbadas (incêndio, desmatamento, furacões,

etc) podem se recuperar

Sucessão – comunidade clímax

Perturbações

Ef eit o s no s is tema Nível de perturbação Ef eit o s no s is tema Nível de perturbação Ef eit o s no s is tema Nível de perturbação

Resiliência = Velocidade com que a comunidade retorna ao seu estado de origem

após uma perturbação.

Hipótese do distúrbio intermediário

Riqu ez a de e spéc ies Tempo Distúrbio Riqueza máxima

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Padrões de biodiversidade

_{Padrões de biodiversidade}

Nos cinturões latitudinais: temperatura; produtividade; heterogeneidade topográfica

Padrões de diversidade

• Relação espécie-área

– ↑ área → ↑ populações → ↓ risco extinções

– ↑ área → ↑ heterogeneidade → ↑ nichos disponíveis

↑ heterogeneidade amb. → ↑diversid. de recursos

↓

↑ diversid. de nichos = diversidade de espécies

Padrões de diversidade

↑ produtividade → ↑diversidade de espécies?

Não necessariamente = paradoxo da produtividade

Espécies melhores competidoras dominam:

Exclusão competitiva

Nº de sp Abundância 1 100% 2 50% 3 33% 4 25%

Número de espécies regional

N úm er o de e spéc ies lo cal Pouca competição Muita competição Morfologia = indicador de Papel ecológico

Padrões de biodiversidade

Numa região a diversidade parece ser influênciada pela complexidade estrutural dos habitats locais.

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Países megadiversos

Hotspots de Biodiversidade

_{Conceito de comunidade: Conjunto de populações em uma}

mesma área.

- Comunidade de uma área de campo limpo de Cerrado;

- Comunidade de uma área de mata de galeria;

- Comunidade vegetal;

- Comunidade de gramíneas;

- Comunidade animal;

- Comunidade de predadores, etc.

F. E. Clements (1900’s) – “comunidade

são como unidades discretas com

fronteiras nítidas e uma organização

única.”

Comunidade fechada

A bu nd ân cia Gradiente ambiental

Comunidade aberta

• H. A. Gleason (1920’s)– “comunidade é uma

associação fortuita de organismos cujas adaptações

os capacitam a viver juntos sob condições físicas e

biológicas particulares que caracterizam um

determinado lugar.”

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Clements vs. Gleason (1900-1950/60)

- Sucessão

determinística;

- Comunidade como

um organismo;

- Sucessão em direção

clímax, estável.

- Sucessão não-

determinística;

- Associações

interespecíficas

casuais;

- Grande influencia de

acaso e distúrbios;

- Sucessão em direção

clímax, estável.

• Sucessão como processo complexo, influenciado

por diversos mecanismos;

• Abandono da ideia (fixa) de comunidade clímax;

• Sucessão multidirecional (e não unidirecional)

Equilíbrio dinâmico

Equilíbrio dinâmico (1950/60 - )

Robert Whittaker; John Curtis, J. Connell, et. al.

Ecótono

• Fronteiras entre comunidades, aonde há uma

substituição de espécies ao longo de um

gradiente.

Padrões de biodiversidade

Numa região a diversidade parece ser influênciada pela complexidade estrutural dos habitats locais.

Formações florestais

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Tipos Fisionômicos do Cerrado

Mata Ciliar

Tipos Fisionômicos do Cerrado

Cerradão Mata Seca

Formações savânicas

• Cerrado

Denso Típico

• Cerrado rupestre

Parque Cerrado

Presença de árvores

agrupadas em

pequenas elevações do

terreno - murundus ou

monchões.

Trechos com árvores:

3-6 m, cobertura de 5% a

20% ou 50% a 70% (só

os trechos com árvores)

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Palmeirais

Presença marcante de uma única espécie de palmeira arbórea

praticamente não há destaque das árvores dicotiledôneas.

Podem ser encontrados pelo menos 4 subtipos

Em geral os Palmeirais do Cerrado são encontrados em terrenos

bem drenados, embora um dos subtipos (Buritizal) ocorra em

terrenos mal drenados, onde pode haver a formação de galerias

acompanhando as linhas de drenagem, em uma típica estrutura

de floresta.

Guerobal: Syagrus oleracea (gueroba); Babaçual: Attalea speciosa (babaçu); Macaubal: Acrocomia aculeata (macaúba). Veredas

• Campo Limpo – Campo sujo

• Campo rupestre

Vegetação em mosaico

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Alguns exemplos...

Determinantes da vegetação no Cerrado

• Precipitação sazonal (Clima),

• Fertilidade e drenagem do solo (geologia +clima),

• Regime de fogo (natural e antrópico)

- frequência, época, tipo, combustível

(quantidade e qualidade) e comunidade vegetal

• Flutuações climáticas do especialmente

quaternário (1,8 m.a.)

Cerrado – tipo de vegetação

Savanas em geral são classificadas em 4 tipos:

(1) Baixa disponibilidade de água e alto suprimento de

nutrientes

(2) Alta disponibilidade de água com pobreza extrema de

nutrientes no solo

(3) Limitação tanto de água quanto nutrientes

(4) Sem limitação de água ou nutrientes

Em qual destes se enquadra o Cerrado?

A maior parte da vegetação do Cerrado pode ser

incluída no tipo 2 (raramente no tipo 3)

Espécies acumuladoras de Alumínio

• Alumínio em solos de pH≤ 5: Al

+++

_{(predominante)}

• Em pH>5: Al(OH)

++

_{; Al(OH)}

2 +

; Al(OH)

3 Al

+++

_{é tóxico para > parte das plantas cultivadas}

E para as espécies do Cerrado?

Miconia albicans

Vochysia thyrsoidea

Espécies aluminiofílicas

Possíveis benefícios da absorção de Al - maior absorção de nutrientes, K e P - Ex. Vochysiaceae que ‘acumulam’ Al mesmo em solos calcários