Nicho aula
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Nicho ecológico abreviado
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O espaço de um organismo em seu ambiente
Nicho O habitat do organismo
+ seu papel
+ os limites de tolerância a todos os fatores limitantes
O nicho de uma espécie consiste de:
Seu papel no ecossistema (herbívora, carnívora, produtor, ...)
Seus limites de tolerância (solo, pH, umidade)
Seus requerimentos para abrigo, locais de nidificação, e outras, todos que variam no tempo
Nicho
Cada organismo tem um nicho, ou função no ecossistema. Uma minhoca tem um nicho que incluía várias atividades que melhoram o solo.
Traz minerais a
Superfície do solo
Ajuda a penetração
do ar e água no solo
Carrega matéria vegetal
morta abaixo do solo
Nicho Ecológico
O nicho ecológico não é uma noção da ecologia quantitativa de populações ainda que existem tentativas de sua definição quantitativa.
Existem várias definições do nicho ecológico. Grinnell (1917) definiu o nicho como todos os locais onde um indivíduo de uma espécie pode viver (ou onde as condições permitem sua sobrevivência).
Nicho Ecológico Grinnell 1917 “The niche relationships of the
California thrasher”
– Sub-divisão do ambiente que atenda as necessidades da espécie:
Tolerâncias fisiológicas, como a temperatura, umidade
alimentação
Interações inter-específicas
– “nenhuma de duas espécies de aves ou mamíferos ocuparão precisamente o mesmo nicho”
Nicho Ecológico
Elton (1927) descreveu o nicho como a função realizada pela espécie na comunidade no qual está. A primeira definição enfatizou o ”endereço" da espécie e a segunda definição enfatizou a "profissão" (Miller 1967).
– O papel funcional na rede alimentar e seu impacto sobre o ambiente (como o que come)
Nicho Ecológico Hutchinson (1957) definhou o nicho como
região (uma hiper-volume de n dimensões) num espaço multidimensional de fatores ambientais que atingem o bem estar de uma espécie.
Essa definição é parecida a do Grinnell. Foi popular porque a escala de tolerância aos fatores ecológicos pode ser mensurada, não como a "profissão da espécie".
Nicho Ecológico Hutchinson 1957
– Revolucionou o conceito do nicho ao torna-o uma unidade de quantificação que permite uma análise teórica explicita e previsão
– Lembre: uma hiper-volume de n dimensões que engloba a amplitude das condições físicas e biológicas necessárias a uma espécie que permite manter uma população estável ou em crescimento
Nicho Ecológico
O papel de uma população na comunidade – Dimensões de um nicho:
Habitat e micro-habitat (espaço ocupado)
Espectro de alimentos, nutrientes essenciais
Requerimentos reprodutivos – Nutrição, locais de nidificação ou tocas
Sazonalidade: Quando os recursos são requeridos e usados.
Tamanho do Nicho de uma Espécie O nicho de uma espécie é influenciado por
vários variáveis
Esses variáveis incluem a temperatura preferida, a época do ano que reproduz, o
que gosta comer, e onde encontra seu alimento
A amplitude intera de oportunidades de recursos que um organismo
potencialmente é capaz de ocupar dentro de um ecossistema é seu nicho
fundamental
Os Nichos Ecológicos são Multidimensionais
Não são baseados somente em um recurso ou fator ambiental
Mas várias coisas afeita o nicho: – Recursos:
Alimento, cobertura, espaço, locais de nidificação e outros…
– Fatores ambientais (afeita a fisiologia e aptidão):
temperatura., unidade, salinidade e outros.….
– Como representar essa complexidade?....
Nicho Ecológico Hutchinson 1957
– Nicho fundamental = todos os aspectos da hiper-volume n-dimensional na ausência de outras espécies
– Nicho realizado = a parte do nicho fundamental a qual a espécie fica restrita devido as interações inter-específicas
Nicho fundamental
Nicho realizado
Nicho Ecológico Resultou na Teoria do Nicho
Modelos teóricos que investigaram quanto e quanta similares as espécies co-existentes poderiam ser numa comunidade
Inspirou estudos de campo para medir a amplitude do nicho, a sobreposição do nicho, e a assembléia do nicho, e outros.
O nicho tem uma forma de duas dimensões
O nicho é representado pela área de duas dimensões
Espécie A
O que é o nicho ecológico?
Conjunto de condições dentro das quais um
espécie pode sustiver uma população viável
multidimensional com tantas dimensões
que correspondem as condições limitantes
temperatura
intensidade da luz
Oba! salinidade
Nicho ecológico
Nicho Ecológico
(1) a mensuração do volume do nicho é subjetivo
(2) algumas dimensões importantes do nicho podem ser desconhecidas
(3) os nichos mudam durante o ciclo de vida,
(4) os nichos mudam de um local geográfico a outro.
Hutchinson (1957) definhou o nicho como: “hiper-volume de n dimensões” n é o número de fatores ambientais importantes para a sobrevivência e reprodução de uma espécie.
Nichos
Fator 1
Fator 2
Nicho fundamental
Nicho realizado
Nicho Nicho Fundamental
– Todos os recursos que seriam disponíveis na ausência da competição.
Fator 2 Fator 2
Fato
r 1
Fato
r 1
Sp. A Sp. B
Nicho
Nicho Realizado – Recursos realmente usados na presença de um
competidor.
– Nicho Realizado é a porção do nicho fundamental onde uma espécie pode viver, refletindo as interações, tais como a competição, que limita o número de condições ambientais viáveis
Mueller-Dombois e Ellenberg (1974) Competidores restringem a espécie Z a sua curva de
resposta ecológica (nicho realizado)
Gradiente Ambiental
Abun
danc
ia
Fisiológico
Ecológico
Espécie Z
Nichos Fundamentais e Realizados
Nicho Fundamental
Gradiente ambiental (temperatura)
Perf
orm
ance
S = sobrevivência
G = crescimento
R = reprodução
O = ótimo
Nicho Fundamental
Nicho Realizado R0 > 1.0
R0 < 1.0
O conceito do nicho e populações
predação
competição
Fator I
Fat
or I
I
Gradiente ambiental
Abun
dân
cia
da
Esp
éci
e
(Werner e Platt 1976)
Fre
qüênc
ia d
e o
corr
ênc
ia
Umidade do solo (%)
Seis espécies de Solidago são encontradas juntas em campos.
nemoralis
missouriensis
speciosa canadensis gigantea graminifolia
Nicho Hutchinsono
Redefinição de 1958.
Dois variáveis ambientais podem produzir um espaço ambiental ou um espaço de nicho.
Pode agregar outros fatores ambientais.
Hiper-volume de n dimensões
Duas espécies podem viver no mesmo nicho?
Observação: – Vários tipos de aves vivem na mesma espécie
de árvore.
Hipótese baseada na teoria de competição: – As aves usam partes diferentes das árvores.
Experimento: – Nenhum experimento realizado, mas
observações foram registradas para testar a hipótese.
Duas espécies podem viver no mesmo nicho?
Divisão de Recursos Entre as Espécies
Muitas espécies ocupam somente uma porção de seu nicho fundamental
A parte do nicho fundamental que uma espécie ocupa é conhecida como o nicho
realizado
Compartilhamento de Recursos As espécies que coexistem diferem em algum aspecto de seu estilo de vida (hiper-volume de n dimensões)
MacArthur (1958)
– Diferencias de forrageio de 5 espécies de aves
– Compartilhamento de recursos ao se especializar nos estratos estruturais distintos na floresta
Nichos
Compartilhamento de recursos evita a competição;
Os nichos realizados dividem os recursos entre várias espécies.
O nicho de uma espécie pode se contrair na presença de uma espécie competidora. Esse fenômeno resulta no compartilhamento de recursos (nicho) e a coexistência de espécies funcionalmente similares. O nicho mais estreito é o nicho realizado. O que acontece se a espécie competidora é retirada?
O nicho de uma espécie pode contrair na presença de uma espécie competidora. Esse fenômeno resulta no compartilhamento de recursos (nicho) e a coexistência de espécies funcionalmente similares. O nicho mais estreito que resulta da competição é o nicho realizado. Quando a competidora dominante é removida, o nicho da espécie competidora inferior pode expandir pela soltura competitiva.
Estudos de Competição no Campo
Coexistência de Espécies
Algumas espécies não podem coexistir
Aquelas espécies que coexistem demonstram diferencias inter-específicas do uso de recursos
Ainda as espécies que são similares ecologicamente se diferem de algum grau
Nicho Ecológico Os modelos prevêem que a co-existência de espécies
depende de diferencias inter-específicos no uso de recursos = compartilhamento de recursos
Nicho de espécie A
“O conceito de nicho existe como uma das temas com mais confusão, e mais importante da ecologia,” Root (1967)
Fatores abióticos
Interações Bióticas Acesso
Interações de Espécies
Fatores abióticos
Interações Bióticas
Acesso
Área apresentando as combinações apropriadas das condições bióticas e abióticas (= distribuição potencial ou nicho fundamental) Distribuição
geográfica atual (condições bióticas e abióticas realizadas, Acesso a dispersores)
Interações de Espécies
Nichos sobrepostos
A competição inter-espécifica ocorre onde os nichos sobrepõem
Espécie C Espécie B
Esse nicho não é suficiente grande para as duas espécies!
Espécie A
A competição intensa resulta na exclusão competitiva Uma espécie precisa sumir
Espécie D
Nichos Separados
Sem sobreposição dos nichos. Assim, a coexistência pode ocorrer
Espécie A Espécie B
Predicted distribution of western hemlock based on bioclimatic modeling. From Gavin and Hu, 2006. Journal of Biogeography 33,
1384–1396.
Modelo bio-climático da distribuição de Tsuga heterophylla:
Por que Tsuga heterophylla não ocupa o nicho fundamental no interior? competição
Tempo desde a dispersão (ainda em expansão)
Nicho Fundamental
Nicho Realizado
Interações: Impactos
Nicho abiótico
Interações Bióticas
Acesso
Interações de Espécies não Importantes
Espécie C
A especialização evita a competição
Evolução pela seleção natural para formar nichos separados
Espécie B’ Espécie C’
Especialização em dois nichos separados
Espécie B
Efeitos sobre o nicho realizado de Mutualismos
Nicho fundamental
Nicho realizado
A competição e a exploração podem reduzir o nicho realizado de uma espécie comparado a seu nicho fundamental
Mutualismos podem aumentar o tamanho do nicho realizado comparado ao nicho fundamental
Nicho abiótico
Interações Bióticas Acesso
Mudança Climática
Nicho abiótico
Interações Bióticas Acesso
Efeitos da Mudança Climática
Nicho abiótico
Interações Bióticas Acesso
Mudança Climática
Nicho abiótico
Interações Bióticas
Acesso
Efeitos da Mudança Climática - acesso
Nicho abiótico
Interações Bióticas Acesso
Mudança Climática
Nicho abiótico
Interações Bióticas
Acesso
Efeitos da Mudança Climática - interações
Nicho abiótico
Interações Bióticas Acesso
Escala Espacial da Análise
Nicho abiótico
Interações Bióticas Acesso
Escala Espacial da Análise - fina
Nicho abiótico
Interações Bióticas Acesso
Escala Espacial da Análise - grossa
Nicho de Regeneração
Grubb (1977)
Outra forma que as espécies podem compartilhar o hiper-volume físico e biológico
As diferencias de fenologia, timing da germinação, especialização de micro-locais
Nicho abiótico
Interações Bióticas Acesso
Invasão de Espécies
Nicho abiótico
Interações Bióticas Acesso
Invasão de Espécies
Nichos As espécies
invasores excluem competitivamente as espécies nativas – Lava-pés – Kudzu – tiririca – Molusco Zebra
Exclusão Total A espécie A tem um nicho maior porque é mais generalista A espécie D tem um nicho menor e é mais especializada As especialistas, porem, têm tendência evitar a competição Por isso, aqui incorpora seu nicho pela espaço da Espécie A
O Princípio da Exclusão Competitiva
G.F. Gause (1934) Se duas espécies, com o mesmo nicho, coesistem no mesmo ecossistema, então uma será excluida da comunidade devido a competição intensa
Se crê que a intensidade de competição e proporcional ao grau de sobreposição do nicho.
Exclusão Competitiva
Hardin (1960) – princípio da exclusão competitiva
– Competidores completos (ou seja, aqueles que competem para EXACTAMENTE os mesmos recursos da mesma forma) NÃO podem coexistir
Por isso, as espécies que coexistem precisam ser diferentes na utilização de recursos
– Compartilhamento do nicho ou recursos, empacotamento de espécies
Exclusão Competitiva
– Ao ser forçado competir, uma espécie elimina outra(s)
Mas o menos no mesmo tempo, o ecólogo eminente, Dr. Seuss, poeticamente descreveu o princípio da exclusão competitiva no livro, On Beyond Zebra!
Exclusão Competitiva
Nicho Ecológico
Nicho Ecológico
Redefinição da Exclusão Competitiva
“Espécies que são competidoras completas, ou seja com uma sobreposição completa dos nichos, não podem coexistir por muito tempo.”
Nicho – Regras de Assembleia (Diamond 1975)
Tipo de Ordenamento de Espécies: padrões não aleatórios e repetidos na composição de comunidades locais Assembleia de comunidade determinística e baseada no nicho Fox 1987
– Mamíferos australianos: todos os grupos funcionais são representados por pelo menos uma espécie na comunidade antes do que qualquer grupo funcional contem 2 espécies,
– Regra de Assembleia: “Existe uma probabilidade muito maior que cada espécie que entra uma comunidade serão escolhido de um grupo de espécies com dietas similares até que cada grupo está representado.”
Fox e Brown 1993 – Roedores do deserto da América do Norte
Estrutura de subconjunto aninhado (Patterson e Atmar 1986)
– Perda previsível de espécies particulares com a queda de riqueza
– Comunidades pobres em espécies são subconjuntos de comunidades ricas em espécies
Nicho – Regras de Assembléia
Estrutura de sub-conjunto aninhado Exemplo: Kodric-Browne Brown 1993
Nicho
– Regras de Assembléia Estrutura de um sub-conjunto aninhado
– Exemplo: Kodric-Brown e Brown 1993
Nicho – Regras de Assembléia
Estrutura de um sub-conjunto aninhado – Extinção é altamente previsível e é baseado no tamanho
do córrego
Refletia o tamanho populacional mínimo via’vel da espécie e
Disponibilidade do nicho
– Os grupos de peixes grupos de peixes têm nichos que não sobrepõem e organizadas hierarquicamente
Evite a exclusão competitiva de um grupo
Dentro de um grupo, há exclusão competitiva (espécies cripticas de cabeças duras)
– Encontrada em vários grupos taxonômicos: aves, mamíferos, insetos, plantas, parasitas, etc.
– Ferramenta de conservação para avaliar a vulnerabilidade de uma espécie a fragmentação do habitat
Duas hipóteses principais lidam da como as espécies coexistem: equilíbrio e não equilíbrio.
As espécies ficam em densidades não variantes por processos biológicos e ecológicos? Ou as perturbações externas inibem que um equilíbrio seja estabelecido.
O efeito da competição inter-específica:
Como espécies relacionadas coexistem. Como os nichos tem arranjos reais. Existem dois fenômenos que sugerem que a competição inter-específica tem um papel real na coexistência ou não das espécies.
As espécies são similares em tamanho e forma do bico. Todas são insetivoras.
MacArthur demonstrou que as cinco espécies forrageim em locais diferentes dentro das árvores. Não usam o mesmo nicho.
Padrões da distribuição das espécies
O estudo da distribuição de aves de Jared Diamond no arquipélago de Bismarck .
Essa é evidencia forte que a distribuição de espécies nessas ilhas se deve, em parte, a competição por via da exclusão competitiva.
Explicações de Equilíbrio
O efeito da predação:
A predação tem um papel importante na organização de comunidades. Porém, o mecanismo pelo qual a predação funciona inclua um papel fundamental da competição.
Um dos estudos clássicos do papel da predação sobre a diversidade de espécies foi realizado por Robert Paine na zona inter-mareia de um costão rochoso do Pacífico.
Paine documento que a retirada da estrela de mar Pisaster from experimental plots, species diversity was significantly lower. Somente 8 das 15 espécies não foram eliminadas pela predação de Pisaster .
Paine believed this was related to competition.
In the absence of sea stars, the mussel Mytilus
came to dominate the community and
eliminated several species. Competitive
exclusion by a few dominant species led to
decreased community diversity.
This phenomenon gave rise to the keystone predator
hypothesis. A keystone predator is one whose presence is
central to the organization of the community.
Repartição de recursos:
= Divisão de recursos por populações de espécies coexistentes de modo que – Os nichos das espécies coexistentes diferem por ≥ 1
fator significante
– Exemplo, espécies simpatricas podem comer alimentos diferentes ou usar outros recursos de forma distinta.
Repartição de recursos: – reduz a competição entre espécies similares
– As diferencias de fisiologia, de morfologia ou de comportamento que permitem a repartição de recursos são produtos da competição inter-específica.
– *A melhor evidencia da repartição de recursos: Diferencias nas características dos indivíduos de sub-populações de ambientes competitivos diferentes.
As mudanças de nicho podem causar: – Deslocamento de caracteres- mudanças da morfologia, do
comportamento ou da fisiologia de uma espécie devido a competição.
Exclusão Competitiva
Kudzu
McArthur sugeriu a competição para explicar os
padrões de distribuição de aves
Fantasma da competição passada.
Como as espécies coexistem? – Recursos diferentes de alimento, ou seja,
especialização de dieta
E as plantas? – Planta usualmente precisam dos mesmos
recursos, água, nutrientes, luz.
– E o fitoplâncton?
Como o fitoplâncton vive no mesmo local?
Fitoplâncton – Poço comum de nutrientes – Freqüentemente com muitas espécies – Mesmo ambiente, como quantidade de luz e
temperatura. – Em muitos corpos de água, os nutrientes são
limitados.
Razões? – Instabilidade ambiental – Sistema de não equilíbrio.
Nicho – Resumo Controles das distribuições:
O papel ecológico de uma espécie é seu nicho uma propriedade da espécie
O nicho fundamental locação potencial em gradientes ambientais
– nicho potencial nicho realizado localizações atuais nos gradientes, determinadas pelas interações entre os fatores bióticos e abióticos
A competição interespecífica resulta na exclusão competitiva - sobreposição absoluta não pode existir na natureza
Córregos com somente espécie A de Planaria
Córregos com somente espécie B de Planaria
Córregos com ambas espécies de Planaria
Quais são os nichos fundamentais e realizados de cada espécie?
Fim do tópico
Nicho Ecológico
