Ecologia de Populações

(1)

ECOLOGIA DE POPULAÇÕES

Universidade Federal do Paraná

Ecologia

(2)

(3)

(4)

A partir de certo estágio de desmatamento a perda de

diversidade de espécies cresce em ritmo acelerado

(5)

Por que descrever e entender a distribuição e abundancia dos organismos?

Controle de espécie superpopulosas “praga”; Conservar uma espécie ameaçada;

Ou curiosidade (história natural);

Onde pesquisar?

Se forem peixes: um pequeno lago

Se for insetos: uma folha, uma árvore, um pomar, uma floresta;

(6)

O que é uma população?

Uma população é definida, segundo Krebs (1986), como:

“um

conjunto de organismos da mesma espécie

que ocupam um espaço particular em um tempo

determinado”

Odum (1988): “Qualquer grupo de organismos da mesma

espécie (ou outros grupos dentro dos quais os indivíduos

podem intercambiar a informação genética) que ocupa

um espaço determinado e funciona como uma parte de

uma

comunidade biótica

”

(7)

O desafio do estudo em ecologia de populações

 distribuição

 abundância do estoque

 crescimento

 recrutamento

 mortalidade

 natalidade

 imigração

 emigração

(8)

O desafio do estudo em ecologia de populações

Imigração

Natalidade

Cresc/Densid

Emigração

Mortalidade

Comportamento dinâmico

(9)

DISTRIBUIÇÃO

“sua abrangência geográfica; a presença ou ausência determina a extensão da distribuição

de uma população: competidores, patógenos e barreiras geográficas podem limitar a

distribuição”

&

ABUNDÂNCIA

“é o tamanho de uma população em relação a uma unidade de espaço definido. Números de indivíduos ou da biomassa por área ou volume”

(10)

Distribuição

Por quê uma dada espécie está presente em

um local e ausente em outro ?

(11)

Por quê uma dada espécie está presente em

um local e ausente em outro ?

Distribuição

Onça parda

(12)

Distribuição

Por quê uma dada espécie está presente em

um local e ausente em outro ?

Abelha Africana

(13)

Por quê uma dada espécie está presente em

um local e ausente em outro ?

Distribuição

Barreiras de longa distância

limitam a distribuição

Introdução de

espécies

(14)

Distribuição e limites ambientais

•Cada organismos tem seu limite ambiental;

•Podendo regular seus processos metabólicos (temperatura, regulação osmótica, modo de forrageamento);

•Mas há limites governados por variação ambiental (para cada espécie alguns ambientes podem ser muito frio, quente, salino, seco)

(15)

Distribuição e limites ambientais

M. giganteus

Pouca variação sazonal nas chuvas Chuvas no verão M. fuliginosus Domínio de chuvas de inverno M. rufus Condições quentes e secas Macropus

(16)

Distribuição e limites ambientais

E. californica Faixa fria e úmida no norte e fria e seca no

sul

E. actoni

Condições de seca e quente

E. farinosa Áreas mais quentes

(17)

Tipos de Distribuição



uniforme (competição, territoriedade)

 casualizada (rara, por efeito ambiental)

 agrupada (baixa competição intra)

 gradiente (gradientes ambientais)

“a distribuição dos indivíduos dentro da população reflete a

heterogeneidade

de habitats e as

interações sociais

” Ricklefs, 2003

(18)

Distribuição e Interações

 agrupada (baixa competição intra)

Pequenos arbustos em alta densidade. Agrupados Mortalidade e crescimento reduz o agrupamento. Aleatório Competição força distribuição Regular

•Arbustos

•Aves

•Cardumes

(19)

Distribuição e Interações

Agrupada Aleatória Regular

(20)

Por que existem tantas espécies?

(21)

(22)

(23)

(24)

Qual é o problema de se introduzir uma

nova espécie?

0 10 20 30 IM P O R T A N C IA R E L A T IV A ( %)

FATORES DE EXTINÇÃO DE ESPÉCIES

Alteração de Habitat Explotação Comercial Introduções de Espécie Uso/Esporte Controle de Pestes Uso/Alimento Uso/Animal de Estimação Morte por Superstição Poluição

(25)

Qual é o problema de se introduzir uma

nova espécie?

Plantas comestíveis Plantas e pragas Animais domésticos Animais para trabalho Aves Caça Patógenos Ratos _Baratas

(26)

Qual é o problema de se introduzir uma

nova espécie?

Espécie introduzida

é qualquer espécie ou

raça, intencionalmente ou acidentalmente

liberada pelo homem em um ambiente fora de

sua área de distribuição original

Alienígena – alóctone – exótica – importada –

introduzida – não nativa – transferida –

translocada – transplantada - transportada

(27)

Espécie

exótica

detectada

no

ambiente

natural, sem aumento da

distribuição e sem impactos

evidentes

Espécie

exótica

contida

em

ambientes

artificiais isolados total ou

parcialmente do meio

Espécie

exótica

invasora

no

ambiente

natural com compração de

impactos

ecológicos,

socioeconômicos e/ou a saúde

Espécie

exótica

estabelecida

no ambiente natural,

com ampla distribuição mas em

apresentar impactos mensuráveis

(28)

Questões importantes sobre as invasoras

Toda espécie é uma invasora em potencial?

Quais fatores ou características de uma espécie em particular determinam

que esta se torne uma invasora?

Quais fatores ou características de uma espécie em particular determinam

a intensidade dos danos ambientais e econômicos causados por sua

introdução?

Existem mecanismos pelos quais os efeitos de uma invasão poderiam ser

previstos e/ou evitados?

Algumas espécies podem causar danos maiores que outras?

Quando classificamos uma espécie como invasora em potencial, o quê é

levado em conta, seu papel real como modificadora de um ambiente e/ou

comunidade biológica, ou os prejuízos econômicos por ela causados?

Somos capazes de erradicar uma população já estabelecida ou elaborar

planos de manejo para minimizar seus efeitos sem prejudicar a

(29)

Pressão de propágulos = número de indivíduos por introdução (quantidades ou abundância) + número de introduções

(%eventos, incluindo as dimensionalidades espaciais e temporais) + variabilidade genética dos indivíduos introduzidos

Alterações no habitat e na estrutura da comunidade

Introdução de doenças ou parasitas

Hibridização e comprometimento da identidade genética das populações nativas

Alterações tróficas e espaciais

Extinção de espécies nativas

Perda da biodiversidade natural POTENCIAIS CONSEQÜÊNCIAS Fatores climáticos e ambientais favoráveis

Comunidade simples - baixa diversidade

Dominância de espécies especialistas

Abundância de substrato de forrageamento

Ausência de predadores

Ausência de competidores

Ausência de parasitas e patógenos

Teia trófica com baixa conectância

Distúrbios antropogênicos

Presença de outras espécies invasoras

Taxa reprodutiva elevada

Tolerantes a variações ambientais

Alimentação generalista

Tolerância a parasitas e patógenos

Generalista quanto ao hábitat

Variabilidade genética elevada

Grande longevidade

Variabilidade fenotípica

Crescimento rápido

Vantagens adaptativas, morfológicas e/ou ecológicas sobre as espécies nativas CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE INVADIDO _{CARACTERÍSTICAS DA ESPÉCIE INTRODUZIDA}

ESPÉCIE INTRODUZIDA (POTENCIAL INVASORA)

INVASÃO INVASÃO

Hibridização e comprometimento da identidade genética das populações nativas

Alterações tróficas e espaciais

Extinção de espécies nativas

Perda da biodiversidade natural POTENCIAIS CONSEQÜÊNCIAS Fatores climáticos e ambientais favoráveis

Comunidade simples - baixa diversidade

Dominância de espécies especialistas

Abundância de substrato de forrageamento

Ausência de predadores

Ausência de competidores

Ausência de parasitas e patógenos

Teia trófica com baixa conectância

Taxa reprodutiva elevada

Tolerantes a variações ambientais

Tolerância a parasitas e patógenos

Generalista quanto ao hábitat

Variabilidade genética elevada

Grande longevidade

Variabilidade fenotípica

Crescimento rápido

Vantagens adaptativas, morfológicas e/ou ecológicas sobre as espécies nativas CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE INVADIDO CARACTERÍSTICAS DA ESPÉCIE INTRODUZIDA

(30)

Pressão de propágulos = número de indivíduos por introdução (quantidades ou abundância) + número de introduções

(%eventos, incluindo as dimensionalidades espaciais e temporais) + variabilidade genética dos indivíduos introduzidos

Hibridização e comprometimento da identidade genética das populações nativas Alterações tróficas e espaciais

Extinção de espécies nativas Perda da biodiversidade natural

POTENCIAIS CONSEQÜÊNCIAS

Fatores climáticos e ambientais favoráveis Comunidade simples - baixa diversidade

Dominância de espécies especialistas Abundância de substrato de forrageamento

Ausência de predadores Ausência de competidores Ausência de parasitas e patógenos Teia trófica com baixa conectância

Taxa reprodutiva elevada Tolerantes a variações ambientais

Tolerância a parasitas e patógenos Generalista quanto ao hábitat Variabilidade genética elevada

Grande longevidade Variabilidade fenotípica

Crescimento rápido

Vantagens adaptativas, morfológicas e/ou ecológicas sobre as espécies nativas

CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE INVADIDO _{CARACTERÍSTICAS DA ESPÉCIE INTRODUZIDA}

Hibridização e comprometimento da identidade genética das populações nativas Alterações tróficas e espaciais

Extinção de espécies nativas Perda da biodiversidade natural

POTENCIAIS CONSEQÜÊNCIAS

Fatores climáticos e ambientais favoráveis Comunidade simples - baixa diversidade

Dominância de espécies especialistas Abundância de substrato de forrageamento

Ausência de predadores Ausência de competidores Ausência de parasitas e patógenos Teia trófica com baixa conectância

Taxa reprodutiva elevada Tolerantes a variações ambientais

Tolerância a parasitas e patógenos Generalista quanto ao hábitat Variabilidade genética elevada

Grande longevidade Variabilidade fenotípica

Crescimento rápido

Vantagens adaptativas, morfológicas e/ou ecológicas sobre as espécies nativas

CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE INVADIDO _{CARACTERÍSTICAS DA ESPÉCIE INTRODUZIDA}

(31)

Qual é o problema de se introduzir uma

nova espécie?

EXÓTICA

NATIVA

COMPETIÇÃO

PREDAÇÃO

PARASITISMO

HERBIVORIA

(32)

Alguns Impactos

Acathina fulica Rana catesbeiana

Cyprinus carpio

(33)

Coelho europeu Orytolagus canniculus Austrália - 1859 Devastaram extensas áreas de pastagem natural, competindo com espécies nativas, ex. canguru

(34)

Coelho europeu

Orytolagus canniculus

Austrália - 1859

(35)

Alguns Impactos

Perca do Nilo Lates niloticus Lago Vitória

Introduzida em 1954

visando o aumento da

pesca

Causou

extinção

de mais de 200 sps endêmicas

Destruição de mata ao redor (queimada para defumar

a carne)

Causando

eutrofização

do lago

(36)

Alguns Impactos no Brasil

Piscicultura – Pesque pague - Peixamentos

Cyprinus carpio

Introduzida em 1882 pela comissão de pesca

Cichla ocellaris

Departamento de obras para a seca

1940

Plagioscion squamosissimus

CESP

(37)

Aquariofilia

Betta

Espadinha

Lebistes

(38)

(39)

(40)

Parasitas

(41)

Outras introduções...

Mexilhão dourado

Ásia

(42)

Alguns Impactos no Paraná

(43)

JAVALI

(Sus scrofa scrofa)

Alguns Impactos no Paraná

Originário do norte da África e sudoeste da Ásia

O primeiro relato de introdução da espécie no Estado do Paraná data da década de 1960, no município de Palmeira (MOURA-BRITTO e PATROCÍNIO, 2006).

Impactos:

danos

em culturas agrícolas;

ataques

a animais de criação;

transmissão de

doenças

, incluindo a raiva, a leptospirose e a febre aftosa; dispersão de plantas daninhas e alteração de processos ecológicos pela forma do forrageio,

(44)

SAGUIS (Callithrix penicillata e Callithrix jacchus)

Alguns Impactos no Paraná

nordeste ao norte do rio São Francisco e a leste do rio Parnaíba (Auricchio, 1995). representam um problema potencial para as populações de mico-leão-dourado e de sagüis-da-serra, bem como outros primatas e espécies que dividem o mesmo habitat.

(45)

ABELHA AFRICANIZADA (Apis mellifera)

Em 1956 foram trazidas ao Brasil e instaladas em Camaquã na região de Rio Claro-SP

Alguns Impactos no Paraná

Dados da Secretaria da Saúde do Estado do Paraná demonstram que a A. mellifera está entre os

animais peçonhentos

que mais causam acidentes com

mortes

no Paraná

(46)

ABELHA AFRICANIZADA (Apis mellifera)

(47)

BAGRE-DO-CANAL OU CATFISH (Ictalurus punctatus)

Alguns Impactos no Paraná

BAGRE AFRICANO(Clarias gariepinus )

podem causar

alterações no habitat

(revolvimento do fundo, diminuição de transparência, etc.) e na estrutura da comunidade,

hibridização

, perda do

patrimônio genético original,

alterações tróficas

e introdução de

(48)

CAMARÃO-GIGANTE-DA-MALÁSIA

(Macrobrachium rosenbergii)

Alguns Impactos no Paraná

originário da região Indo-Pacífica (Oeste do Indo-Pacífico, do Paquistão ao Vietnã, Filipinas, Nova Guiné e Norte da Austrália)

(49)

TILÁPIAS (Oreochromis niloticus)

Alguns Impactos no Paraná

No semi-árido brasileiro, por exemplo, tal espécie tem sido apontada como uma das responsáveis pela

diminuição na produção pesqueira local

(GURGEL e FERNANDO, 1994; DIAS, 2006).

As tilápias podem modificar a estrutura da comunidade,

reduzindo a

abundância de microsrustáceos planctônicos, diminuir a

transparência da água e aumentar a abundância de

microalgas

casando profundas modificações no fluxo energético e muitas vezes acusando a eutrofização das águas

(50)

Pinus

América do Norte

Outras introduções...

(51)

Precauções e ameaças

A introdução de espécies não-nativas é uma grave ameaça a integridade dos ecossistemas naturais

Apesar do Brasil ser signatário da Convenção da Biodiversidade, faltam compromissos no combate a novas introduções.

PL 5989/2009 – Dep. Nelson Meurer (PP – PR)

carpa cabeça grande (Aristichthys nobilis), carpa capim (Ctenopharyngon idella), carpa comum (Cyprinus carpio), carpa prateada (Hypophthalmichthys molitrix) e tilápia do Nilo (Oreochromis spp.), entre outras, seriam legalmente “naturalizadas”

(52)

MECANISMOS DE DISPERSÃO



Atividades envolvendo o animal

 A espécie alvo

 Espécies acompanhantes

 Aquariofilia, animais de estimação e paisagismo  Atividades de pesca e caça



Atividades envolvendo os recursos hídricos

 Eliminação de barreiras geográficas  Embarcações

(53)

A espécie alvo



Escapes acidentais



Cultivo



Experimento



Transporte



Introdução deliberada no ambiente



Melhoria na pesca comercial ou esportiva

 ocupação de “nichos vazios”  forrageamento



experimentação



controle biológico (pragas e nanismo)



razões “humanitárias” ou culturais

(54)

Espécies acompanhantes



Outras espécies relacionadas



Biota associada à espécie alvo



Biota presente no meio ou

(55)

Impactos

1. Alterações no habitat

Especialmente entre espécies que

.

Pisoteio, revolvimento de fundo, cavam

. Sombreiam, removem a vegetação

(56)

Impactos

2. Pressões bióticas

Competição

. Alimento, espaço e locais de desova

Predação

. Adultos, juvenis ou ovos

Nanismo

(57)

Impactos

3. Degradação Genética

. Reduções

. Hibridação

(58)

Impactos

4. Parasitas e patógenos

Organismos associados à espécies introduzida

Organismos veiculados pela água

(59)

Estimativa de Abundância

O indicador de uma população é o número de indivíduos que ela contém; De um ponto de vista de Gestão e Conservação é importante compreender os fatores que fazem o tamanho da população variar e os processos que regulam seu tamanho.

DENSIDADE E ÁREA

Quanto mais baixo o nível trófico, mais alta a densidade

(60)

Densidade

Definição

Número de indivíduos por unidade de área, unidade de volume

ou unidade de habitat

(multiplicada pela área ocupada temos o tamanho total da população)

Densidade em unidade convencional Densidade por m2 (ou m3₎ Diatomáceas 5.000.000/m3 _5.000.000 Artropoda (solo) 500.000/m2 _500.000 Cirripédios 20/100cm2 _2.000 Árvores 500/ha 0,0500 Ratos (campo) 250/ha 0,0250 Ratos (floresta) 10/ha 0,0010

Cervo 4/km2 _0,0040

Homem (Canada) 2/km2 _0.0020

Exemplo:

(61)

(62)

(63)

Densidade

Definição

Densidade Absoluta

Contagem total

- censo em populações humanas, plantas e vertebrados

Amostragem em quadrat ou transecção

- plantas, insetos de solo

Marcação-recaptura

- vertebrados, insetos

Experimentos de depleção

- vertebrados, insetos

(64)

(65)

Contagem de indivíduos em áreas menores conhecidas

Contagem parcial

Densidade absoluta

- desenho experimental (amostral) ao acaso simples

- unidades amostrais definida previamente e escolhidas ao acaso - contagem de todos os indivíduos em cada unidade amostral

(66)

Contagem parcial

Densidade absoluta

A2 G4 B7 L10 D12 K6 M7 4 15 9 6 7 13 5 a = 100m2 A=15.600m2

(67)

Método de Petersen (índice de Lincon)

É o método mais simples de marcação e recaptura

Marcação e recaptura

N  população (x)

(68)

(69)

Pressupostos:

Método de Petersen

1 indivíduos marcados se distribuem ao acaso

2 após marcação não deve existir recrutamento ou migração

3 indivíduos marcados não podem ser afetados (mortalidade,

capturabilidade)

(70)

Resolução:

Método de Petersen

N=? M=32 n=36 m=6

-

proporção de peixes marcados na população é similar à proporção

destes na amostra

N

(71)

N

32

36

6 =

Estimativa da população (N) No_{de animais}_capturados_e marcados na amostra S₁ no tempo

t

₁ No de animais capturados na amostra S₁ no tempo

t

₂ No_{de animais}_marcados encontrados na amostra S₂ no tempo

t

₂

(72)

•Envolve sobre-exploração deliberada sobre a população, com algum

isolamento, em curto período de tempo

•Lança no eixo y de um gráfico o número de organismos removidos de uma área

em amostras sucessivas; no eixo x é lançado o número total previamente removido. Os pontos recairão em uma linha reta que pode ser estendida para um

ponto no eixo x, que indicará a remoção teórica de 100% da área.

(73)

Densidade

Densidade Relativa

Armadilhas

- número de indivíduos capturados por unidade de tempo

Ex.: ratoeiras, luz para insetos noturnos, redes.

Número de bolotas fecais

- No./área e taxa média de defecação por indivíduo

- lebres, cervos, capivaras, etc.

Freqüência de vocalização

- No. de vocalização matinal por hora

- aves, anfíbios, bugios, etc

Peles registradas

- No. de peles comercializadas

(74)

Densidade

Captura por unidade de esforço

- no. de peixes por hora de arraste

Ex.: peixes, aves, etc

Número de artefatos

- No. de ninhos, exúvias, buracos, etc.

- aves, repteis, insetos, etc.

Questionários

- registros de caçadores e pescadores

- aves, peixes, mamíferos, etc

Capacidade alimentar

- O montante de isca consumida por unidade de tempo

- mamíferos, aves, etc.

Contagem em trilhas

- Número de indivíduos observados por distância

- aves