Ecologia

Professor Rodrigo Nogueira

O termo ECOLOGIA foi empregado pela 1ª vez por E. Haeckel, em 1866.

gr. OIKOS ESTUDO

CASA, AMBIENTE

Ecologia é o estudo das interações dos seres vivos entre si e com o meio ambiente.

Espécie

Conceito:

Indivíduos morfologicamente semelhantes que são capazes de se cruzar naturalmente e gerar descendentes férteis.

+

+

+

+

Indivíduo• É considerado indivíduo

qualquer exemplar de uma espécie, seja animal, vegetal, fungo, alga ou microrganismo.

• Espécie : é o conjunto de indivíduos muito semelhantes e que, na natureza, podem se intercruzar, originando descendentes férteis.

• É única em forma, função e em repertório de comportamento, e contém uma programação genética própria, fruto da resposta do organismo às pressões ambientais ao longo de sua evolução. Ex. Homo sapiens, Entamoeba coli, Pygoplites diacanthus...

Ramphocelus bresilius (tiê-sangue)

População

• É um conjunto de indivíduos da mesma espécie, que habita uma mesma área, durante um determinado período de tempo.

• A área é delimitada pelo pesquisador em função da necessidade de suas pesquisas.

Comunidade ou Biocenose ou Biota

• É o conjunto de populações (seres vivos de várias espécies) que habitam uma mesma região.

• Os seres vivos que formam uma comunidade constituem os componentes ou fatores bióticos (vivos) de um ecossistema.

• Estão relacionadas de diversas maneiras, principalmente no aspecto alimentar.

Biótopo

• Corresponde à porção não-viva do ambiente, caracterizados pelas condições físicas, químicas, climáticas, geológicas, etc. da região onde vive a comunidade.

• Os componentes ambientais de natureza não-viva constituem os componentes ou fatores abióticos de um ecossistema.

Ecossistema

• É o conjunto de seres vivos (fatores bióticos) mais o biótopo (fatores abióticos), que se relacionam e funcionam com um todo.

• É um conjunto dinâmico e variável, no qual os seres vivos e os fatores ambientais estão sempre interagindo e se alterando.

• Não tem tamanho definido.

Biosfera

• É o conjunto de todos os ecossistemas existentes no planeta.

• É a porção da Terra onde existe vida.

• A biosfera da Terra seria a soma de todas as áreas que contêm vida no planeta.

Habitat

• Compreende o lugar ou espaço físico onde vive uma determinada espécie.

• É a localização mais precisa de uma espécie em seu ambiente.

• Determina a sobrevivência e reprodução do grupo.

• Local de abrigo, alimentação e reprodução.

Nicho Ecológico

• Representa o papel desempenhado por uma espécie dentro de seu habitat.

• Devemos analisar também: tipo de alimentação, hábitos comportamentais, período de reprodução,...

Ecossistemas Níveis de OrganizaçãoNíveis de Organização

Fonte: (Odum, 1988)

CONJUNTO DE POPULAÇÕES QUE

CONVIEM EM UM DETERMINADO ESPAÇO FÍSICO

ECOSSISTEMA = BIÓTOPO + BIOCENOSE

Ecossistemas Definindo o EcossistemaDefinindo o Ecossistema

Componentes:

• Biótopo (fatores abióticos);

• Biocenose (comunidades) atuando reciprocamente com o meio físico;

• Fluxo de energia;

• Ciclagem de materiais.

Ecossistemas Estrutura Básica de um EcossistemaEstrutura Básica de um Ecossistema

Ecossistemas Sistema TerrestreSistema Terrestre

Ecossistemas Ambiente AquáticoAmbiente Aquático

EcossistemasEcossistemas Os Limites do Ecossistema: Escalas EspaciaisOs Limites do Ecossistema: Escalas Espaciais

A delimitação do ecossistema depende do nível de detalhamento do estudo.

EcossistemasEcossistemas Os Limites do Ecossistema: ECÓTONE OU ECÓTONOOs Limites do Ecossistema: ECÓTONE OU ECÓTONO

LINHA DE TRANSIÇÃO ENTRE DOIS ECOSSISTEMAS

Ecótono: Transição entre dois ecossistemas vizinhos.

ECÓTONO

Ecossistema 1 Ecossistema 2

CADEIA ALIMENTAR (Cadeia Trófica)Relações de alimentação entre os organismos de uma comunidade, iniciando-se nos produtores e passando pelos herbívoros, predadores e decompositores, por esta ordem.

CADEIA ALIMENTAR (Cadeia Trófica)PRODUTORES: capazes de fixar a energia luminosa sob a forma de energia química. São chamados autótrofos.

Dividem-se em: * Produtores fotossintetizantes; * Produtores químiossintetizantes.

PRODUTORES FOTOSSINTETIZANTES: * Equação geral da fotossíntese:12 H2O + 6 CO2 + energia → C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2

CADEIA ALIMENTAR (Cadeia Trófica)PRODUTORES FOTOSSINTETIZANTES: * São as plantas verdes, algas e cianobactérias (fitoplâncton.)

PRODUTORES QUIMIOSSINTÉTICOS: * A matéria orgânica é proveniente da oxidação de compostos orgânicos; * Ocorrem em certas bactérias.

CADEIA ALIMENTAR (Cadeia Trófica)

2 NH3 + 3 O2 → 2 NO2 + 2 H+ + 2 H2O + energia

CADEIA ALIMENTAR (Cadeia Trófica)CONSUMIDORES: são organismos que não produzem seu alimento (heterótrofos) e nutrem-se dos produtores (direta ou indiretamente).

* Consumidores primários (C1): são os herbívoros e parasitas de plantas verdes.

CADEIA ALIMENTAR (Cadeia Trófica)* Consumidores secundários (C2): são os carnívoros que se alimentam de herbívoros.

CADEIA ALIMENTAR (Cadeia Trófica)* Consumidores terciários (C3): são os carnívoros que se alimentam de carnívoros.

CADEIA ALIMENTAR (Cadeia Trófica)*Decompositores: decompõe matéria orgânica morta em inorgânica, num processo natural de reciclagem de matéria.

CADEIA ALIMENTAR (Cadeia Trófica)Numa CADEIA ALIMENTAR o NÍVEL TRÓFICO é a posição do organismo na cadeia.

PLANTA   >   HERBÍVORO  >    CARNÍVORO1º Nível Trófico           2º Nível Trófico         3º Nível Trófico

Classificação dos seres vivos nas cadeias alimentaresClassificação dos seres vivos nas cadeias alimentares

Capim Grilo Sapo Cobra Seriema

Fungos e bactérias

Hábito alimentar

Grau de consumo

Nível trófico (NT)

Produtor

Produtor

Herbívoro Carnívoros

Consumidorprimário

Consumidorsecundário

Consumidorterciário

Consumidorquaternário

1° NT 2° NT 3° NT 4° NT 5° NT

São classificados como decompositores

A classificação de onívoro não aparece, no hábito alimentar, para os animais representados em A classificação de onívoro não aparece, no hábito alimentar, para os animais representados em cadeias, mas somente em teias alimentares.cadeias, mas somente em teias alimentares.

CADEIA ALIMENTAR (Cadeia Trófica)Quando se constrói uma cadeia alimentar, as setas indicam sempre o trajeto do alimento.

TEIA ALIMENTARÉ um conjunto de cadeias alimentares interconectadas, geralmente representado como um diagrama das relações entre os diversos organismos de um ecossistema. Nas teias aparecem os organismos onívoros.

EXEMPLO DE UMA TEIA ALIMENTAR DO PANTANAL

Fluxo de energia nas cadeias alimentaresFluxo de energia nas cadeias alimentaresAu

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Cadeias e teias alimentares

DDT: acumulação nos consumidores DDT: acumulação nos consumidores de último nívelde último nível

Cadeias e teias alimentares

DINÂMICA DAS POPULAÇÕES BIOLÓGICAS

• Densidade Populacional: número de indivíduos de uma mesma espécie que vive em determinada área ou volume (no caso dos hábitats aquáticos)

• Caracteriza o espaçamento dos indivíduos entre si, formando padrões.– Agrupado– Aleatório– Homogêneo

• Agrupamento ou agregação– Resulta de tendências sociais, e da tendência

dos filhotes em permanecer próximos aos pais.– As salamandras preferem viver sob toras

apresentam dispersão agrupada, correspondente aos padrões dos troncos mortos caídos.

– Pássaros viajam em grandes grupos pela segurança do grupo

• Homogênea– Surge comumente de interações diretas entre

indivíduos.– Manutenção de distância mínima– Distância de ninhos de aves– Plantas muito próximas à maiores sofrem com a

sombra e competição de raízes

• Aleatória

– Ausência de antagonismo social ou atração mútua

• Movimento dentro da população Dispersão

• Movimento entre populações Emigração (saída) e Imigração (entrada)

Curva de Crescimento Populacional

• Potencial Biótico: Capacidade teórica de crescer apresenta pelas populações biológicas.

• Resistência ao meio: Conjunto de fatores que limitam o crescimento da população

• Curva de Crescimento Real:Resulta da interação entre o seu potencial biótico e a resistência imposta pelo meio

A CURVA S

• Por meio da análise de curvas de crescimento populacional pode-se ter uma noção da dinâmica do processo.

• A curva S é a de crescimento populacional padrão e esperada para a maioria das populações existentes na natureza.

A CURVA S

A CURVA S

• CRESCIMENTO LENTO: fase inicial. Ocorre o ajuste dos organismos ao meio de vida.

• CRESCIMENTO EXPONENCIAL: rápido crescimento.

• ESTABILIZAÇÃO: não apresenta mais crescimento.

FATORES QUE REGULAM O CRESCIMENTO POPULACIONAL

• Crescimento da população POTENCIAL BIÓTICO (capacidade de reprodução)

• Para limitar esse crescimento sem fim, o meio ambiente impõe barreiras naturais (resistência ambiental).

• Resistência ambiental: espaço, alimento, clima, predatismo, parasitismo, competição resíduos.

A dinâmica populacional

• Características da população: • Taxa de natalidade;• Taxa de mortalidade;• Taxa de crescimento;• Tamanho calculado pela densidade

populacional.

- Taxa de Natalidade: número de nascimentos durante certo tempo num determinado local

Ta = n° de nascimentosTempo

- Taxa de Mortalidade: número de mortes durante certo tempo

Influenciada por diversos fatores como disponibilidade de alimento e clima.Tm = n° de mortes

Tempo

• Espaço ocupado: área para populações terrestres e volume para populações aquáticas.

• Pode sofrer alterações. • Mantendo-se fixa a área de distribuição:• Aumento da população: nascimentos ou

imigrações de indivíduos. • diminuição da densidade: mortes ou

emigrações.

• Natalidade (N) + Imigração (I) densidade demográfica mortalidade (M) + emigração (E)

• N+I = M+E ESTABILIDADE• N+I > M+E CRESCIMENTO• N+I < M+E DIMINUIÇÃO

Estratégias Estratégias K K e e rr

• Espécies r-estrategistas– Populações aumentam rapidamente se

aproximando da curva exponencial de crescimento.

– Suas populações aumentam em número após algum tipo de distúrbio ou são ditas oportunistas

Estratégias Estratégias K K e e rr

• Espécies K-estrategistas– Sobrevivem onde há intensa

competição pelos recursos– Populações geralmente agregadas, e

passam a maior parte do tempo numa fase K (capacidade suporte do ambiente)

– Geralmente crescem contra os limites de recursos ambientais

Estratégias Estratégias K K e e rr

• Espécies r-estrategistas– Geralmente possuem prole numerosa e

de pequeno porte– Menor cuidado parental

• Espécies K-estrategistas– Prole menos numerosa e de maior porte– Maior cuidado parental

Estratégias Estratégias K K e e rr

• Plantas r-estrategistas– Gramíneas, cereais, plantas anuais

• Plantas K-estrategistas– Plantas perenes, incluindo árvores

Ciclos Biosfera / Biogeoquímicos

Biosfera1.Talassociclo - biociclo marinho.2. Epinociclo - biociclo terrestre.3. Limnociclo - biociclo da água doce.Biogeoquímicos1.Oxigênio 2. Carbono3. Nitrogênio 4.Fósforo5.Água

Ciclo do Oxigênio

VEGETAIS

Ciclo do NitrogênioN2 Fixação Amônia Nitrificação

NitritoNitrato

Desnitrificação

ConsumidoresAcidos Nucleicos

Proteínas

Decomposição/Excreção

BactériasBactérias

Bactérias

Sucessão Ecológica

SucessãoSucessão EcológicaEcológica DefiniçãoDefinição

• Sucessão é o processo ordenado de mudanças no ecossistema, resultante da modificação do ambiente físico pela comunidade biológica, culminante em um tipo de ecossistema persistente – o clímax;

• Sucessão é parte natural da dinâmica da comunidade;

SucessãoSucessão EcológicaEcológica ProcessosProcessos

Várias características podem ser abordadas no processo de sucessão ecológica como:

• Biomassa total

• Diversidade em espécies

• Teia alimentar

• Nichos ecológicos

• Energia

SUCESSÃO ECOLÓGICA PRIMÁRIA

• A PARTIR DE ROCHA NUA• ESPÉCIE PIONEIRA – LÍQUENS• MUITO TEMPO

SucessãoSucessão EcológicaEcológica Dois tiposDois tipos

SUCESSÃO ECOLÓGICA SECUNDÁRIA

• A PARTIR DE TERRENO ABANDONADO• ESPÉCIE PIONEIRA - AUTÓTROFOS• POUCO TEMPO

SucessãoSucessão EcológicaEcológica FasesFases

Ecese Sere Clímax

SucessãoSucessão EcológicaEcológica FasesFases

• Ecese: Ecese: comunidade pioneira onde os primeiros organismos a se instalarem no ambiente são: liquens, musgos, gramíneas e insetos;

• Sere: Sere: comunidade intermediária é representada por vegetação arbustiva e herbácea. Nessa etapa ocorrem profundas alterações no ambiente e na diversidade das espécies;

• Clímax: Clímax: comunidade estabilizadora. Nessa fase, a comunidade atinge a estabilidade, com elevado número de espécies e de nichos ecológicos e apresenta grande biomassa.

Ocorre ao longo de uma sucessão ecológica:

• Aumento da produtividade bruta

• Aumento do consumo

• Diminuição da produtividade líquida

• Aumento da biomassa

• Aumento da diversidade de espécies

• extinção de algumas espécies e surgimento de outras

PRODUTIVIDADE

• Produtividade Bruta (PB): total de matéria orgânica, produzida pela comunidade, através da fotossíntese

• Produtividade Líquida (PL): representa o saldo obtido, da relação entre a produção (fotossíntese) e o consumo (respiração) de uma comunidade.

PL = PB - R

Etapas PB PL Biomassa Biodiversidade

Ecese Pequena Elevada Pequena Pequena

Sere Aumenta gradativam

ente

Diminui gradativam

ente

Aumenta gradativam

ente

Aumenta gradativam

ente

Clímax Elevada Pequena Elevada Elevada

Sucessão Ecológica

• FacilitaçãoFacilitação

• TolerânciaTolerância

• InibiçãoInibição

Espécies pioneiras da sucessão possam alterar as condições e/ou a disponibilidade de recursos em um habitat de maneira que favoreça a entrada e o desenvolvimento de novas espécies.

MecanismosMecanismos

Habilidade de diferentes espécies em tolerar as condições do ambiente conforme elas mudam ao longo da sucessão e em minimizar os efeitos de outras espécies. Espécies tolerantes excluem outras da sere por competição.

As espécies tardias da sucessão são mais capazes de suportar baixos níveis de recursos que as espécies iniciais. Assim, elas podem invadir e crescer na presença das espécies que as precedem na colonização de um substrato.

SucessãoSucessão EcológicaEcológica Clímax e DisclímaxClímax e Disclímax

• Comunidade Clímax:Comunidade Clímax: ponto final da sucessão;

• Comunidade Disclímax:Comunidade Disclímax: distúrbio;(O efeito do distúrbio é remeter a comunidade a um estágio

inicial de sucessão)

Sucessão e Evolução

Sucessão e EvoluçãoSucessão e EvoluçãoSucessãoSucessão

Sucessão é um fenômeno fundamental em Sucessão é um fenômeno fundamental em ecologia, é uma ferramenta essencial para ecologia, é uma ferramenta essencial para se entender como funciona o fenômeno da se entender como funciona o fenômeno da evolução.evolução.

Sucessão e EvoluçãoSucessão e EvoluçãoDiferençasDiferenças

• Sucessão, comportamento dinâmico dos ecossistemas .

• Evolução, resultado do funcionamento dos ecossistemas.

→ A sucessão tem sido muito eficaz em estimular e dirigir a evolução das espécies.

Sucessão e Evolução

• Espécies que apresentam menor capacidade de dispersão e crescimento lento tornam-se dominantes nas fases finais da sucessão. (sp. de áreas já estabelecidas)

• Enquanto que as espécies que tem crescimento rápido e altas taxas de dispersão são aquelas que predominam nas fases iniciais da sucessão. (sp.Pioneiras)

Relações Ecológicas

Colônia x Sociedade• Divisão de trabalho• União Física

Colônia (+,+)

• Associações entre indivíduos da mesma espécie que formam um conjunto funcional integrado, onde todos os indivíduos estão unidos anatomicamente.

• Ex: algas, bactérias, caravelas.

Colônias

Sociedade (+,+)

• Grupos de organismos de mesma espécie onde pode-ser observar nítida divisão de trabalho.

• Os indivíduos são unidos anatomicamente e apresentam diferenças morfológicas nítidas.

• Ex.: formigas, abelhas, vespas, cupins

Sociedade

Sociedade

Relações Ecológicas

Mutualismo x Protocooperação• Obrigatoriedade

Protocooperação (+,+)

• Traz benefícios para ambas as espécies.

• É uma relação não obrigatória.

• Ex.: caranguejo e anêmona, gado e anu.

Mutualismo (+,+)

• Traz benefícios para ambas as espécies.

• É uma relação obrigatória, caso os indivíduos sejam separados, ambos morrem.

• Ex.: liquens, micorrizas, ruminantes e bactérias que degradam celulose.

Mutualismo

Protocooperação

Comensalismo (+,0)

• Apenas um dos indivíduos se beneficia e o outro nem se prejudica, nem se beneficia.

• O comensalismo é dividido em:

• Comensalismo típico quando uma espécie se alimenta dos restos alimentares deixados por um individuo de outra espécie.

• Ex.: leão e hiena

Comensalismo (+,0)

• Inquilinismo (epifitismo): quando uma espécie usa outra como moradia.

• Ex.: bromélias, orquídeas e “plantas suporte”.

• Forésia: quando uma espécie usa outra como meio de transporte.

• Ex.: rêmora e tubarão.

Relações Ecológicas

Comensalismo

Relações EcológicasInquilinismo• Epifitismo em plantas

Relações Ecológicas

Comensalismo

Competição intra-específica

• Indivíduos de mesma espécie precisam dos mesmos recursos (água, alimento, território, acasalamento) do meio. Isso gera uma competição intra-específica.

Competição Interespecífica

• Indivíduos de espécies diferentes precisam dos mesmos recursos (água, alimento, território) do meio. Isso gera uma competição interespecífica.

• Ex.: duas espécies de pássaros que usem o mesmo tipo de local para fazer seus ninhos competem no aspecto reprodutivo.

Relações Ecológicas• Competição

• Competição

Sobreposição de Nichos Ecológicos

Relações Ecológicas

Competição

Indireta Direta

PARASITA PARASITÓIDE

Pastadores /Consumidores

de partesPredador

Pro

xim

idad

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tre

os

ind

ivíd

uo

s em

in

tera

ção

Grande

AltaBaixa

Pequena

Probabilidade de morte da espécie

Predatismo (+,-)

• Quando um indivíduo de uma espécie mata e se alimenta de um individuo de outra espécie.

• Predador quem mata para se alimentar• Presa que morre

• Ex.: leão e veado.

Predatismo

Canibalismo (+,-)

• Quando um indivíduo de uma espécie mata e se alimenta de um individuo da mesma espécie.

• Ex.: viúva negra.

Parasitismo (+,-)

• Quando um indivíduo de uma espécie se alimenta de um individuo de outra espécie sem mata-lo (pelo menos essa não é sua intenção, uma vez que se o hospedeiro morre o parasita geralmente morre também.

• Parasita quem se alimenta• Hospedeiro quem serve de alimento

Parasitismo

Parasitismo (+,-)

• Ectoparasitas vivem na superfície externa do corpo do hospedeiro.

• Ex.: piolhos, carrapatos.

• Endoparasitas vivem no interior do hospedeiro.

• Ex.: lombriga, solitária

Amensalismo (+,-)

• Os indivíduos de uma espécie eliminam para o meio substancias que prejudicam o crescimento ou a reprodução de outras espécies do habitat.

• Ex.: alguns fungos eliminam substancias (antibióticos) que matam bactérias. O eucalipto libera pelas raízes substancias que impedem a germinação de sementes ao redor.

Amensalismo

Esclavagismo (Sinfilia)

Gregarismo

Gregarismo

Mimetismo

Mimetismo

Camuflagem

Camuflagem

Homocromia e Homotipia

Camuflagem

Cão-muflagem : )

Biomas Terrestres

• Tundra• Taiga• Floresta Temperada (Descíduas)• Florestas Pluviais• Formações Herbáceas• Desertos

Biomas Brasileiros• Pampas• Mata de Araucária• Manguezais• Cerrado• Floresta Amazônica• Mata Atlântica• Caatinga• Mata dos Cocais• Pantanal

Biomas Brasileiros• Floresta Amazônica (Hiléia)Altos índices pluviométricosTemperatura constante (latitude)Folhas com grande área foliar (latifoliadas)Pluriestratificada Solo pobre, mas M.O. elevada.Alta diversidade

Biomas Brasileiros• Floresta AtlânticaUmidade alta(chuva orográfica)Temperatura constante (maritimidade)Folhas com grande área foliar (latifoliadas) Maior densidade no andar arbustivo e

presença de epífitas

Biomas Brasileiros• Floresta de Araucária “Taiga brasileira”: Coníferas 3 andares vegetais Andar arbustivo: Samambaias

Biomas Brasileiros• CerradoAmplitude térmica altaFolhas coriáceas Troncos retorcidos, casca espessaRegime de queimadasÁrvores espassadas

Biomas Brasileiros• CaatingaBaixa pluviosidadeFolhas coriáceas, ou modificadas em espinhosCaule armazena água Vegetação cactácea (xeromórfica)

Biomas Brasileiros• ManguezaisLatitude não interfereFatores edáficos (solo)Salinidade e solo argilosoPneumatóforos, árvores risóforas.Viviparidade (semente germina no fruto) “Berço do mar”

Biomas Brasileiros• PantanalAlta pluviosidade na época de chuvaAlta biodiversidade• CocaisBabaçu, alta pluviosidade e lençóis freáticos

rasos (umidade)

Ecossistemas Aquáticos

• Lênticos (Lagoas) Litoral Limnética Profunda

• Lóticos (Rios, corredeiras)

Água Doce

Harmônicas InterespecíficasMutualismo Protocooperação Comensalismo Observações

+/+ +/+ +/0

Ex:• ruminantes/bactérias;• líquens (algas+fungos/cianobactérias);•Micorrizas (fungos +raízes);•Cupins (térmitas) /protozoários;

Não-obrigatória:• caranguejo paguro (ermitão)/anêmonas;• boi/anu;•Jacaré/pássaros;•Girafa/pássaros;

Ex:• Tubarão/rêmora (comensal);• EPIFITISMO: Bromélias , orquídeas (epífitas)/árvores;

•INQUILISMO: Bactérias (Escherichia coli) / homem;•Ave/árvore;

Simbiose: sinônimo de mutualismo

OU

qualquer interação entre seres vivos

Beneficio apenas para o comensal

Desarmônicas InterespecíficasPredatismo Parasitismo Competição Amensalismo Esclavagismo

+/- +/- -/- 0/- +/-•Tipo predominante da teia alimentar, garante a transferência de M.O. para os níveis tróficos mais elevados;•Zebra/leão;•Peixe/gato;• presa/predador;

•Exploração do hospedeiro pelo parasita;•Parasita/hospedeiro;•ENDOPARASITISMO: lombriga, tênia, plasmódios malária/homem;•ECTOPARASITISMO: insetos hematófagos/homem;

•Disputa por alimento, espaço, luz, etc.•Disputa pelo mesmo nível trófico.

= antibiose;•espécie inibe crescimento de outra através de de substâncias antibióticas;•Penicilina: inibição de bactérias por compostos de fungos;

•Espécie se aproveita do trabalho de outra;•Formigas (ovos);•chopim-/tico-tico;

Desarmônicas intraespecíficas

Competição

-/-•Demarcação de território;•Canibalismo;•Aranha-caranguejeira;