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ECOLOGIA DE POPULAÇÕES AULA 3: HISTÓRIAS DE VIDA

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Academic year: 2021

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(1)

AULA 3: HISTÓRIAS DE VIDA

(2)

¡

Quais são as duas estratégias de vida dos

organismos investigados no estudo de

Monteiro et al. 2007?

(3)

¡

O QUE SÃO INDIVÍDUOS?

¡

ORGANISMOS UNITÁRIOS E MODULARES

¡

CONTANDO INDIVÍDUOS

¡

LIMITES POPULACIONAIS

¡

CICLOS DE VIDA

¡

ALOCAÇÃO DE RECURSOS E HISTÓRIAS DE VIDA

¡

ESTRATÉGIA r/K

¡

EVOLUÇÃO DE HISTÓRIAS DE VIDA

¡

”Take-home messages”

(4)

¡

Grupo de organismos da mesma espécie que

ocupam o mesmo espaço em um dado tempo.

(5)

TAMANHO POPULACIONAL

TAMANHO

POPULACIONAL

NATALIDADE

EMIGRAÇÃO

MORTALIDADE

IMIGRAÇÃO

(6)

TAMANHO POPULACIONAL

TAMANHO

POPULACIONAL

NATALIDADE

EMIGRAÇÃO

MORTALIDADE

IMIGRAÇÃO

(7)

TAMANHO POPULACIONAL

TAMANHO

POPULACIONAL

NATALIDADE

EMIGRAÇÃO

MORTALIDADE

IMIGRAÇÃO

(8)
(9)

QUANTOS INDIVÍDUOS?

¡

ORGANISMOS UNITÁRIOS

(10)

QUANTOS INDIVÍDUOS?

¡

ORGANISMOS UNITÁRIOS

Forma determinada

Tempo de vida determinado

¡

ORGANISMOS MODULARES

Forma imprevisível

(11)

ORGANISMOS UNITÁRIOS

¡

Mudanças de fase previsíveis

¡

Permanece na mesma forma ao longo da vida

¡

Zigoto – nascimento – infância – adulto –

(12)

ORGANISMOS MODULARES

¡

São desenvolvidos módulos – unidades de

construção ao longo do crescimento

(13)

ORGANISMOS MODULARES

¡

São desenvolvidos módulos – unidades de

construção ao longo do crescimento

(14)
(15)
(16)

ORGANISMOS MODULARES

¡

Altamente dependentes da interação com o

meio para o seu crescimento:

¡

Condições!!

¡

Temperatura, pluviosidade, hidrodinamismo,

salinidade, etc.

(17)

COMO QUANTIFICAR OS INDIVÍDUOS?

¡

GENET vs. RAMET

¡

Indivíduo genético vs. Clone

Genet, ou indivíduo genético, é

resultante da reprodução e do

desenvolvimento do zigoto. O clone

é resultante do crescimento de

módulos no mesmo indivíduo.

QUANTIFICAÇÃO depende do

objetivo da PESQUISA

(18)

COMO CRESCEM OS ORGANISMOS

MODULARES?

(19)

COMO CRESCEM OS ORGANISMOS

MODULARES?

¡

Vertical ou lateral

(20)

SENESCÊNCIA EM ORGANISMOS

MODULARES

Morte anual de folhas: exemplo

extremo de senescência em plantas

caducifólias.

••

LIFE, DEATH AND LIFE HISTORIES 93

the Great Barrier Reef in Figure 4.2. Annual mortality declined sharply with increasing colony size (and hence, broadly, age) until, amongst the largest, oldest colonies, mortality was virtually zero, with no evidence of any increase in mortality at extreme old age (Hughes & Connell, 1987).

At the modular level, things are quite different. The annual death of the leaves on a deciduous tree is the most dramatic

example of senescence – but roots, buds, flowers and the modules of modular animals all pass through phases of youth, middle age, senescence and death. The growth of the individual genet is the combined result of these processes. Figure 4.3 shows that the age structure of shoots of the sedge Carex arenaria is changed dramatically by the application of NPK fertilizer, even when the total number of shoots present is scarcely affected by the treat-ment. The fertilized plots became dominated by young shoots, as the older shoots that were common on control plots were forced into early death.

4.2.5 Integration

For many rhizomatous and stoloniferous species, this changing age structure is in turn associated with a changing level to which the connections between individual ramets remain intact. A young ramet may benefit from the nutrients flowing from an older ramet to which it is attached and from which it grew, but the pros and cons of attachment will have changed markedly by the time the daughter is fully established in its own right and the parent has entered a postreproductive phase of senescence (a comment equally applicable to unitary organisms with parental care) (Caraco & Kelly, 1991).

The changing benefits and costs of integration have been studied experimentally in the pasture grass Holcus lanatus, by comparing the growth of: (i) ramets that were left with a phy-siological connection to their parent plant, and in the same pot, so that parent and daughter might compete (unsevered,

•• 0–10 69 57 38 10–50 79 30 39 >50 82 3 8 Annual mortality (%) 0 20 40 60 Colony area (cm2) 10 30 50 Acropora Porites Pocillopora

Figure 4.2 The mortality rate declines steadily with colony

size (and hence, broadly, age) in three coral taxa from the reef crest at Heron Island, Great Barrier Reef (sample sizes are given above each bar). (After Hughes & Connell, 1987; Hughes et al., 1992.) >9 8–8.9 7–7.9 6–6.9 5–5.9 4–4.9

Cohort age (months)

Control January 1976 3–3.9 2–2.9 1–1.9 0–0.9 Fertilized >9 8–8.9 7–7.9 6–6.9 5–5.9 4–4.9 Control Mature phase July 1976 3–3.9 2–2.9 1–1.9 0–0.9 Fertilized

Figure 4.3 The age structure of shoots in clones of the sand sedge Carex arenaria growing on sand dunes in North Wales, UK. Clones

are composed of shoots of different ages. The effect of applying fertilizer is to change this age structure. The clones become dominated by young shoots and the older shoots die. (After Noble et al., 1979.)

(21)

SENESCÊNCIA EM ORGANISMOS

MODULARES

Morte anual de folhas: exemplo

extremo de senescência em plantas

caducifólias.

••

LIFE, DEATH AND LIFE HISTORIES 93

the Great Barrier Reef in Figure 4.2. Annual mortality declined sharply with increasing colony size (and hence, broadly, age) until, amongst the largest, oldest colonies, mortality was virtually zero, with no evidence of any increase in mortality at extreme old age (Hughes & Connell, 1987).

At the modular level, things are quite different. The annual death of the leaves on a deciduous tree is the most dramatic

example of senescence – but roots, buds, flowers and the modules of modular animals all pass through phases of youth, middle age, senescence and death. The growth of the individual genet is the combined result of these processes. Figure 4.3 shows that the age structure of shoots of the sedge Carex arenaria is changed dramatically by the application of NPK fertilizer, even when the total number of shoots present is scarcely affected by the treat-ment. The fertilized plots became dominated by young shoots, as the older shoots that were common on control plots were forced into early death.

4.2.5 Integration

For many rhizomatous and stoloniferous species, this changing age structure is in turn associated with a changing level to which the connections between individual ramets remain intact. A young ramet may benefit from the nutrients flowing from an older ramet to which it is attached and from which it grew, but the pros and cons of attachment will have changed markedly by the time the daughter is fully established in its own right and the parent has entered a postreproductive phase of senescence (a comment equally applicable to unitary organisms with parental care) (Caraco & Kelly, 1991).

The changing benefits and costs of integration have been studied experimentally in the pasture grass Holcus lanatus, by comparing the growth of: (i) ramets that were left with a phy-siological connection to their parent plant, and in the same pot, so that parent and daughter might compete (unsevered,

•• 0–10 69 57 38 10–50 79 30 39 >50 82 3 8 Annual mortality (%) 0 20 40 60 Colony area (cm2) 10 30 50 Acropora Porites Pocillopora

Figure 4.2 The mortality rate declines steadily with colony

size (and hence, broadly, age) in three coral taxa from the reef crest at Heron Island, Great Barrier Reef (sample sizes are given above each bar). (After Hughes & Connell, 1987; Hughes et al., 1992.) >9 8–8.9 7–7.9 6–6.9 5–5.9 4–4.9

Cohort age (months)

Control January 1976 3–3.9 2–2.9 1–1.9 0–0.9 Fertilized >9 8–8.9 7–7.9 6–6.9 5–5.9 4–4.9 Control Mature phase July 1976 3–3.9 2–2.9 1–1.9 0–0.9 Fertilized

Figure 4.3 The age structure of shoots in clones of the sand sedge Carex arenaria growing on sand dunes in North Wales, UK. Clones

are composed of shoots of different ages. The effect of applying fertilizer is to change this age structure. The clones become dominated by young shoots and the older shoots die. (After Noble et al., 1979.)

(22)

CONTANDO INDIVÍDUOS

Censos, transectos,

armadilhas, quadrats,

redes;

Abundância

Densidade

Biomassa

(23)
(24)
(25)
(26)

CICLOS DE VIDA

¡

Que forças atuam sobre cada fase do ciclo de

vida de organismos?

¡

Conhecer o CICLO DE VIDA!

nascimento – período pré-reprodutivo – período

reprodutivo – período pós-reprodutivo – morte

(27)

CICLOS DE VIDA

¡

Espécies SEMÉLPARAS E ITERÓPARAS

SEMÉLPARAS

Indivíduos apresentam um

único evento reprodutivo,

investindo pouco em eventos

futuros

ITERÓPARAS

Indivíduos apresentam vários

eventos reprodutivos, alguns

sazonais, outros não.

(28)

CICLOS DE VIDA

•• •• 96 CHAPTER 4 Year 1 Juvenile phase Time Year 1 Juvenile phase Time (b) (c)

Year 1 Year 2 Year 3 Year 4 Year 5 Juvenile

phase Reproductive phase

(d)

Year 1 Year 2 Year 3 Juvenile phase Reproductive output Reproductive phase (e) Time

Year 1 Year 2 Year 3 Year ndeath

Juvenile phase

(f)

onset of reproduction

birth end of

reproduction to senescencedeath due Time

Juvenile phase dominated

by growth Reproductivephase Postreproductivephase

Reproductive output

(a)

Figure 4.6 (a) An outline life history

for a unitary organism. Time passes along the horizontal axis, which is divided into different phases. Reproductive output is plotted on the vertical axis. The figures below (b–f ) are variations on this basic theme. (b) A semelparous annual species. (c) An iteroparous annual species. (d) A long-lived iteroparous species with seasonal breeding (that may indeed live much longer than suggested in the figure). (e) A long-lived species with continuous breeding (that may again live much longer than suggested in the figure). (f ) A semelparous species living longer than a year. The pre-reproductive phase may be a little over 1 year (a biennial species, breeding in its second year) or longer, often much longer, than this (as shown).

EIPC04 10/24/05 1:49 PM Page 96

Um padrão da história de vida

para um organismo unitário.

Semélpara anual

(29)

CICLOS DE VIDA

•• •• 96 CHAPTER 4 Year 1 Juvenile phase Time Year 1 Juvenile phase Time (b) (c)

Year 1 Year 2 Year 3 Year 4 Year 5 Juvenile

phase Reproductive phase

(d)

Year 1 Year 2 Year 3 Juvenile phase Reproductive output Reproductive phase (e) Time

Year 1 Year 2 Year 3 Year ndeath

Juvenile phase

(f)

onset of reproduction

birth end of

reproduction to senescencedeath due Time

Juvenile phase dominated

by growth Reproductivephase Postreproductivephase

Reproductive output

(a)

Figure 4.6 (a) An outline life history

for a unitary organism. Time passes along the horizontal axis, which is divided into different phases. Reproductive output is plotted on the vertical axis. The figures below (b–f ) are variations on this basic theme. (b) A semelparous annual species. (c) An iteroparous annual species. (d) A long-lived iteroparous species with seasonal breeding (that may indeed live much longer than suggested in the figure). (e) A long-lived species with continuous breeding (that may again live much longer than suggested in the figure). (f ) A semelparous species living longer than a year. The pre-reproductive phase may be a little over 1 year (a biennial species, breeding in its second year) or longer, often much longer, than this (as shown).

EIPC04 10/24/05 1:49 PM Page 96

Iterópora de vida longa com

reprodução sazonal

Semélpara que vive mais de um

ano

Vida longa com reprodução

contínua

(30)

HISTÓRIAS DE VIDA

Os atributos do calendário de vida de um

indivíduo – idade da maturidade, número

de descendentes, expectativa de vida –

compõem a história de vida do indivíduo.

(31)

HISTÓRIAS DE VIDA

Influenciadas por:

Fatores ambientais

Estrutura do corpo (tamanho)

Estilo de vida (desenvolvimento e hábitat)

Respostas individuais às condições e

(32)

HISTÓRIAS DE VIDA

Influenciadas por:

Fatores ambientais

Estrutura do corpo (

tamanho

)

Estilo de vida (

desenvolvimento

e hábitat)

Respostas individuais às condições e

recursos

(33)

Como alocar meus recursos???

(34)

RECURSOS E HISTÓRIAS DE VIDA

(35)

RECURSOS E HISTÓRIAS DE VIDA

(36)

ESTRATÉGIAS R E K

¡

Busca por padrões nas histórias de vida

¡

Proposto por MacArthur & Wilson (1967),

elaborado por Pianka (1970)

¡

r: taxa intrínsica de crescimento natural

¡

K: tamanho (capacidade de suporte) de uma

população, limitada pela competição

(37)
(38)

Atributo de história de

vida

r-estrategistas

K-estrategistas

Hábitat

Ambiente instável

Ambiente estável

Regulação populacional

densidade independente

densidade dependentes

Flutuações populacionais

Constantes

Estável próxima a K

Prole

Grande, tamanhos

pequenos

Poucos, tamanhos grandes

Sobrevivência da prole

Baixa

Alta

Competitividade

Baixa

Alta

Cuidado parental

Raro

Comum

Maturação sexual

Cedo

Tardia

Eventos reprodutivos

Poucos

Muitos

(39)

ESTRATÉGIAS R E K

Ostras são um exemplo de r-estrategistas. Elas produzem 500 milhões de ovos por ano e

não tem cuidado parental. Os grandes primatas são um exemplo de k-estrategistas: um

(40)

K-estrategistas

¡

Indivíduos são favorecidos pela sua

capacidade de contribuir para a população,

a qual é mantida próxima a capacidade

suporte

¡

Vive em hábitats constantes

¡

População adensada, competição elevada

entre adultos e jovens

¡

Tamanho grande, reprodução tardia, prole

maior, alocação reprodutiva baixa,

iteroparidade, vida mais curta

(41)

K-estrategistas

(42)

R-estrategistas

¡

Hábitat imprevisível no tempo

¡

População experimenta períodos favoráveis

(crescimento rápido)

¡

Taxas variáveis de mortalidade de jovens e

adultos

¡

Tamanho corporal menor, maturidade

precoce, maior alocação reprodutiva,

descendentes de tamanho menor e em

maior número

(43)

R-estrategistas

(44)

R-estrategistas

RECURSOS E HISTÓRIAS DE VIDA

LIFE, DEATH AND LIFE HISTORIES

125

ability of a single genotype to express itself in different ways in different environments is known as phenotypic plasticity.

One of the most important questions we need to ask about phenotypic plasticity is the extent to which it represents a response by which an organism allocates resources differently in different environments such that it maximizes its fitness in each. The alternative would be that the response represented a degree of inevitable or uncontrolled damage or stunting by the environment (Lessells, 1991). Note, especially, that if phenotypic plasticity is governed by natural selection, then it is just as valid to seek patterns linking different environments and the different responses to them by a single individual, as it is to seek patterns

linking the habitats and the life histories of genetically different individuals.

In some cases at least, the appropriateness of a plastic response seems clear. For example, kestrels (predatory birds) in the Netherlands vary in the quality of their territory, the size of their clutch and the date on which they lay it (Daan et al., 1990). The differences appear not to be genetically determined but to be an example of phenotypic plasticity. Is each combination of clutch size and laying date optimal in its own territory?

The optimal combination is, as usual, the one with the highest total reproductive value – the value of the present clutch plus the parent’s RRV. The value of the present clutch clearly

•• •• Seed weight (g) 100 10–1 10–2 10–3 10–4 10–5 10–6

Open habit, short grass Woodland margins Woodland ground flora Woodland shrubs Woodland trees

Age of first reproduction (years)

Lifespan (years) 100 50 10 5 5 10 50 100 500 1000 (c) Herbs Shrubs Trees (angiosperms) Trees (conifers) Semelparous Iteroparity Semelparity

Perennials, including trees

Wild annuals

Grain crops

0 10 20 30 40

Net reproductive allocation (%)

(b) (a)

Figure 4.30 Broadly speaking, plants

show some conformity with the r/K scheme. For example, trees in relatively

K-selecting woodland habitats: (a) have

a relatively high probability of being iteroparous and a relatively small

reproductive allocation; (b) have relatively large seeds; and (c) are relatively long lived with relatively delayed reproduction. (After Harper, 1977; following Salisbury, 1942; Ogden, 1968; Harper & White, 1974.) EIPC04 10/24/05 1:49 PM Page 125

(45)

EVOLUÇÃO DA HISTÓRIA DE VIDA

¡

Como alocar tempo e recursos limitados

para atingir o sucesso reprodutivo máximo?

¡

à

história de vida do organismo!

¡

Histórias de vida são moldadas pela seleção

natural!

Flores e frutos

dos cactos:

como alocar

meus recursos?

(46)

EVOLUÇÃO DA HISTÓRIA DE VIDA

¡

Características individuais de histórias de

vida são ajustadas evolutivamente? (ex:

tamanho de ninhadas)

¡

Porque existem ligações entre parâmetros de

histórias de vida (maturidade e

longevidade)? (ex: longevidade do mero)

¡

As diferenças nas histórias de vida tem

relação com o habitat que os organismos

ocupam? (ex: tamanho de sementes)

(47)

Ø

Ninhada maior = mais

sucesso reprodutivo?

EVOLUÇÃO DA HISTÓRIA DE VIDA:

TAMANHO DA PROLE DE LACK

(48)

¡

Aves nos trópicos colocam menos ovos do

que aves nos ambientes temperados e

boreais

¡

Habilidade dos adultos em obter alimentos

limita o tamanho das ninhadas

EVOLUÇÃO DA HISTÓRIA DE VIDA:

TAMANHO DA PROLE DE LACK

(49)

¡

Aves nos trópicos colocam menos ovos do

que aves nos ambientes temperados e borais

¡

Habilidade dos adultos em obter alimentos

limita o tamanho das ninhadas

¡

Em altas latitudes, a duração do dia é maior

(50)

EVOLUÇÃO DA HISTÓRIA DE VIDA

¡

Aves nos trópicos colocam menos ovos do

que aves nos ambientes temperados e borais

¡

Habilidade dos adultos em obter alimentos

limita o tamanho das ninhadas

¡

Em altas latitudes, a duração do dia é maior

(51)

¡

Aves nos trópicos colocam menos ovos do que

aves nos ambientes temperados e boreais

¡

Habilidade dos adultos em obter alimentos

limita o tamanho das ninhadas

¡

Em altas latitudes, a duração do dia é maior =

mais tempo para buscar alimento

EVOLUÇÃO DA HISTÓRIA DE VIDA:

TAMANHO DA PROLE DE LACK

(52)

¡

Aves nos trópicos colocam menos ovos do

que aves nos ambientes temperados e borais

¡

Habilidade dos adultos em obter alimentos

limita o tamanho das ninhadas

¡

Em altas latitudes, a duração do dia é maior

= mais tempo para buscar alimento

1. Tamanho da ninhada à sucesso

reprodutivo à ajustamento evolutivo

2. Fatores ambientais moldam a história de

vida

3. Tamanho da ninhada é limitado pelo

suprimento alimentar (testes

experimentais!)

EVOLUÇÃO DA HISTÓRIA DE VIDA:

TAMANHO DA PROLE DE LACK

(53)

”TAKE-HOME MESSAGES”

¡

Natalidade, mortalidade, imigração e emigração são

parâmetro que influenciam o tamanho das

populações

¡

Indivíduos podem ser modulares ou unitários, o que

influencia na forma como são estudados e

contabilizados

¡

Dentro do ciclo de vida, espécies podem ser

categorizadas em semélparas e iteróparas

(reprodução);

¡

A idade da maturidade, número de descendentes,

expectativa de vida compõem a história de vida do

indivíduo

(54)

”TAKE-HOME MESSAGES”

¡

Espécies podem ser k-estrategistas ou

r-estrategistas nos parâmetros relacionados à sua

história de vida

Referências

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