Ecossistemas conceitos básicos
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Conceitos básicos
Ecossistemas,populações e e
comunidades
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O conceito de sistema
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Ecossistema
• Sistema composto por elementos vivosinteratuantes, imersos em um ambiente não-vivo, com o qual mantém relações de trocas
de matéria, energia e informação.
• Propriedades emergentes.
• Auto-organização (auto-montagem x auto-regulação x homeostase)
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Eco-Sistema
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Elementos do ecossistema
• Populações.
• Comunidades.
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Definição de ecologia de populações
• É o ramo da ecologia que estuda a estruturae a dinâmica de populações.
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Conceitos de população
• Em demografia humana: conjunto de seres humanos deuma dada área.
• Em genética: grupos de indivíduos da mesma espécie quese intercruzam e estão isolados de outros grupos.
• Em ecologia de populações:grupo deindivíduos da mesma espécie que habitam a
mesma área no mesmo tempo.
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Tipos de distribuição
• Aleatório: ocorre onde o ambiente é muitouniforme e não há tendência a agregação
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Tipos de distribuição
• Uniforme: ocorre quando há competiçãosevera entre indivíduos da população, ou
antagonismo que promova um espaçamentouniforme na população.
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Tipos de distribuição
• Agregado: os indivíduos da populaçãoformam grupos, que podem ter uma
distribuição uniforme ou aleatória.
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Distribuição agregada
• Padrão mais comum de distribuição espacialde indivíduos na população.
• Fatores: diferenças locais de recursos(micro-habitats); mudanças meteorológicas
diárias ou sazonais; processos reprodutivos;atrações sociais.
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Metapopulações
• Uma metapopulação é definida como umconjunto de populações conectadas porindivíduos que se movem entre elas ou por
algum tipo de fluxo gênico.
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Parâmetros populacionais
• Densidade: número de indivíduos porunidade de área.
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Medidas de densidade
• Densidade absoluta:1. contagem do número total de indivíduos na população.2. Amostragem: parcelas (plantas) ou coleta e recaptura (animais).
• Densidade relativa: contagem de um númeroarbitrário de indivíduos de cada espécie, edeterminação do percentual de cada espécie em
relação ao total de indivíduos amostrados.
• Dr = (nº indivíduos sp 1 / nº total deindivíduos)x100
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Atributos demográficos
• Natalidade: produção de novos indivíduospor unidade de tempo.
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Atributos demográficos
• Fertilidade e fecundidade: número denascimentos bem sucedidos por indivíduoreprodutor por ciclo reprodutivo. (Exemplo: pophumana = 1 nascimento/11 meses/fêmea)
• Mortalidade
• Imigração e emigração
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Comunidades: definições
• Biocenose: interdependência entreorganismos presentes em uma determinada
região.• Conjunto de todas as populações de uma
dada região – parte ‘viva’ do ecossistema.
• Conjunto de populações que ocorresimultaneamente no tempo e no espaço...
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• Taxocenose – grupo de espécies comidentidade taxionômica. Exemplo:
bromélias na Serra do Mar
• Guilda – grupos de organismos que têm
maneiras semelhantes para sobreviver.
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Propriedades das comunidades
• Presença de muitas espécies;
• Recorrência da comunidade no tempo e noespaço;
• Presença de mecanismos homeostáticos:estabilizadores da comunidade.
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Atributos mensuráveis
• Composição específica: catálogo de espécies quecompõe a comunidade.
• Diversidade: riqueza e equitabilidade.• Estrutura espacial: longitudinal (ex.: rios), vertical(ex.: lagos).
• Associações tróficas: fluxo de energia na
comunidade.• Dinâmica temporal: ciclos fenológicos,
circadianos (ciclos nictemerais de comunidadesplanctônicas – migração vertical)
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Escola de Clements
• Super-organismo: as comunidades possuemum desenvolvimento auto-organizado,coerente, que leva a comunidade a um
estado ‘clímax’ (teoria do monoclímax)
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Escola de Gleason
• A comunidade é vista como uma meracoleção de populações com as mesmas
exigências ambientais.
• Conseqüência de respostas individuais de
cada espécie às variações do meio.
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Escola de Wisconsin
• Visão intermediária entre as escolas deClements e de Gleason.
• A vegetação é vista como um continuun
(gradientes ambientais).
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Gradiente ambiental
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O estudo de comunidades
Índices, critérios e métodos de classificação
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Similaridade
•Comparar similaridades entre duas amostras(stands) na comunidade.
•Índices binários:
1.Coeficiente de Jaccard
Si = a / a + b + c
a = número de espécies presentes apenas na amostra 1; b =número de espécies presentes apenas na amostra 2; c =número de espécies presentes em ambas as amostras.
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Similaridade
• 2 – Coeficiente simple matching
• Ssim = a + d / a + b + c + d
• d = número de espécies ausentes nas duasamostras.
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Similaridade
• Índices quantitativos: medem a dissimilaridadeou a distância entre duas amostras.
1. Distância Euclidiana
d = x2 + y2
x e y = diferença entre as abundâncias de duas espécies em
duas amostras x e y.
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Similaridade
2. Percentagem de similaridade
P = Σ (p1i, p2i)
P = percentagem de similaridade entre as amostras 1e 2; p1i = percentagem da espécie i na amostra 1;percentagem da espécie i na amostra 2.
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Diversidade
• A diversidade é um importante componente daanálise de comunidades que integraliza doisaspectos:
1. Riqueza: quantidade de espécies em uma dadaamostra.
2. Distribuição: freqüência das espécies em cadaamostra considerada.
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Diversidade
• Índice de diversidade de Shannon-Weaver
H = - Σ pi ln pi
pi = abundância relativa de cada espécie nacomunidade. (pi = n de indivíduos de uma espécieem relação ao N total de indivíduos)
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Outros parâmetros da
comunidade• Densidade
• Dominância
• Freqüência
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Densidade
• Densidade absoluta (DA) e relativa (DR)
DA = ni/ha, número de indivíduos de cada espéciepor área (hectare)
DR = DA / (N/ha) x 100, participação de cadaespécie em relação ao número total de indivíduosde todas as espécies (N).
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Dominância
• Dominância absoluta (DoA) e relativa (DoR)
• DoA = bi / ha, área basal da espécie i por área(hectare).
• DoR = DoA / (B/ha) x 100, participação empercentagem da área basal de um espécie emrelação a área basal total da comunidade (B).
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Freqüência
• Expressa o número de ocorrências de umadeterminada espécie nas diferentes parcelas
amostradas, pode ser absoluta (FA) ou relativa(FR)
• FA = nº de parcelas com ocorrência da spi / nº total de parcelas x 100
• FR = Fai / Σ FA x 100
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Valor de importância
• Índice de valor de importância (IVI)
IVI = DR + FR + DoR
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Interações entre espécies
Modelos de competição e predação
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Simbioses
• “Viver junto”: convivência entre seres de
espécies diferentes sem qualquer tipo de
prejuízo para ambos os lados.
• Inclui: neutralismo, mutualismo,
protocooperação e comensalismo.
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Protocooperação
• Relação NÃO OBRIGATÓRIA queenvolve beneficio mútuo.
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Mutualismo
• Relação OBRIGATÓRIA que envolvebenefício mútuo. Ex.: liquens (algas x
fungos)
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Comensalismo
• Relação em que APENAS UMA parte sebeneficia, a relação para a outra é neutra.
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Coevolução
• Evolução conjunta entre dois táxonsdistintos com relações ecológicas estreitas.
• As relações podem ser benéficas ou nãoparas as espécies envolvidas gerando umapressão de seleção para ambas.
• Exemplos na herbivoria.
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Competição
• Intra-específica
• Interespecífica
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Predação
• Geralmente definida como sendo a ação deum animal consumindo outro ser vivo
(incluindo plantas = herbivoria).
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Modelos de competição
• Lotka-Volterra: modelo que descreve acompetição entre duas espécies com crescimentoLogístico. Há um fator de competição que define aconversão de indivíduos de uma espécie em outra.
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Modelos de competição
• Modelo de Tilman: nesse modelo considera-se adisponibilidade de recursos para as espécies emcompetição.
• Modelo biologicamente mais adequado.
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Modelo presa-predador
• Na ausência de predadores a presa assumeum crescimento logístico.
• Há uma relação direta entre as densidadespopulacionais de presas e predadores.• Se a densidade de presas for constante (com
entrada de novos indivíduos por migração)a população de predadores terá umcrescimento exponencial.
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Modelo de predação
• Modelo presa-predador
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Teoria da cascata-trófica
• A estrutura da comunidade é resultado direto dapressão dos predadores do topo da cadeia (modelotop-down, de cima para baixo).
• Por outro lado, vários estudos apontam que aestrutura da comunidade seria resultado de um
efeito botton-up (de baixo para cima), a partir dalimitação de recursos básicos (físico-químicos).
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Fatores que influenciam a
dinâmica da comunidade• O tamanho da população de duas espécies é
regulado pela quantidade de recursos limitantespara cada uma delas.
• Predadores generalistas e especialistas.
• Se as espécies mais predadas são as dominantes, apredação pode levar a um aumento da diversidade.
• Em certas comunidades, as presas maiores sãomais facilmente percebidas pelos predadores.