Curso de Graduação em Engenharia Ambiental

Disciplina: BI64 B - ECOLOGIA

Profa. Patrícia C. Lobo Fariahttp://paginapessoal.utfpr.edu.br/patricialobo

Atributos demográficos: estrutura e dinâmica de

populações.

Que informações além da densidade podem ser obtidas

a partir do conhecimento do tamanho da população?

População é um conjunto de indivíduos de

determinada espécie, numa determinada área de

habitat adequado.

Estrutura da População

• Tamanho

• Densidade

• Distribuição de indivíduos no hábitat

• Proporções em cada classe etária

• Sistema de acasalamento

• Variação genética

A densidade populacional varia

com o tempo?

Capacidade suporte:

densidade máxima de uma espécie que um ambiente pode sustentar.

Hábitat adequado:

suprimento de alimentos, condições ambientais “favoráveis”, locais para ninhos, “poucos” inimigos naturais...

• A distribuição de manchas de habitat adequado significa que

as populações, no geral, estão divididas em subpopulações

menores, com menor encontro de indivíduos do que se o

habitat fosse contínuo.

Qual habitat é adequado?

Dinâmica da População

• As populações apresentam comportamento dinâmico, mudando ao longo do tempo. A compreensão da dinâmica populacional esclarece sua estrutura e permite responder questões como: a pop. persistirá no habitat?

Nascimentos

Mortes

Movimentos (imigração e emigração)

O que determina o tamanho da população?

Natalidade

+

Imigração

+

Emigração

-

Mortalidade-

N1 = N0 + B – D + I – E

B: nascimento (birth)

D: morte (death)

I: imigração (chegada, entrada de indivíduos em uma

população)

E: emigração (saída de indivíduos)

Densidade

N0 = tamanho populacional no tempo = 0

N1 = tamanho populacional no tempo = 1

Populações têm comportamento dinâmico.

Fatores ambientais

População

Natalidade

Imigração Emigração

Taxa de crescimento (r) = natalidade (b) – mortalidade (d)

Adaptado de https://www.youtube.com/watch?v=O631cUyco3Q&feature=youtu.be

Mortalidade

K: capacidade suporte

Mobilidade: dispersão e migração• Dispersão: maneira pela qual os indivíduos

se afastam um dos outros (movimento na área de abrangência da população)

– Sementes carreadas pelo vento, animais ou água

– Animais estabelecem seus territórios, formação de bandos

• Migração: movimento direcional de organismos, em massa, quase sempre de regiões com poucos recursos para áreas mais produtivas

– Fitoplâncton: dia: superfície / noite: zonas mais profundas

– Borboletas, gnus, gafanhotos, etc..

Movimento de indivíduos (I: para dentro) (E: para fora) entre subpopulações em manchas de hábitats isolados

Migração: deslocamento temporário de uma população para uma

região com condições adequadas. Ocorre quando extremos de

condições exigiriam um alto custo de adaptação

Andorinhas-do-mar do Ártico:

procriam no verão no Atlântico

Norte, quando esfria migram para a

Antártida: vivem nos verões polares!

Grandes populações migram na

época da reprodução para zonas de

grandes concentrações de alimentos

Fases do ciclo de vida de organismos unitários

• Número de gerações ao ano varia entre as espécies, a

expectativa de vida também varia bastante.

• Como alocar tempo e recursos limitados de modo a

atingir o sucesso reprodutivo máximo?

Ciclo de vida anual

• Espécies apresentam apenas

uma geração por ano, na

estação favorável;

• Nascimentos (eclosão de ovos

ou germinação) ocorrem no

início da “primavera”, crescem

rapidamente, se reproduzem e

morrem ao final do verão ou

outono.

• Há fases dormentes:

sementes, esporos, ovos

que persistem o resto do ano

(estação desfavorável)

• Ex.: gafanhoto, ervas, ruderais

(áreas perturbadas), ...

Ciclo de vida bianual

• Organismos nascem, crescem

durante a primeira estação

favorável e se reproduzem na

segunda estação favorável,

morrendo ao final do segundo

ano. Ex.: cenoura, beterraba,

dedaleira ...

Ciclo de vida perene

• O ciclo de vida ultrapassa dois anos

• Geralmente o fotoperíodo determina o momento ideal para a reprodução; ou em condições estáveis, a reprodução pode ser contínua.

• Conflito: investir energia para se proteger na estação desfavorável, com isso a prole será menor que a de espécies anuais.

Perenes: Eventos reprodutivos:

reprodução sazonal

reprodução contínua

Espécies

iteróparas:

apresentam mais

de um evento

reprodutivo

durante a vida, ou

evento contínuo.

Espécies

semelparas:

apresentam um

único evento de

reprodução sexuada

durante sua vida,

seguido de morte.

2 estratégias

Espécies semélparas - semelparição

EX.: Agave, BAMBUS (muitas spp), ALGUMAS ÁRVORES TROPICAIS. Salmão, Cigarra

História de vida das espécies ou bionomia

Quanto tempo viver? A que velocidade crescer?

Quando começar a se reproduzir? Quantas vezes se reproduzir? Quantos descendentes deixar?

Quanto empregar de cuidado com a prole?

Custos para a reprodução?

Fazer a coorte

construção de ninho

migração para áreas de reprodução

cuidado com a prole

Histórias de vida das espécies

r – estrategistas

• Alto investimento em esforço reprodutivo:

• Crescimento rápido

• Reprodução precoce

• Prole numerosa, indivíduos pequenos

• Ciclo de vida curto

• “Produtivas”

• ♣: sementes facilmente dispersas (vento ou vários dispersores), exigem luz para germinar ou: sem luz: banco de sementes (dormentes)

k – estrategistas• Alto investimento em ξ de

manutenção:• Crescimento lento, • Reprodução “tardia”• Prole menos numerosa, +

vigorosa• Ciclo de vida longo• Espécies “eficientes”• ♣: sementes requerem

dispersores especializa-dos, não exigem luz;

• Plântula requer luz (tolera sombra): formam banco de plântulas

Diferentes estratégias: r K

Curvas de sobrevivência

I (convexa):

mortalidade baixa até

perto do fim da vida

(humanos e grandes

animais), qdo muito

Ex.: mamíferos, insetos

sociais, mosca

drosófila

II (próxima de reta

diagonal):

sobrevivência

semelhante nas

diferentes fases.

Ex.: hidra de água

doce, diversos

passeriformes

III (côncava):

mortalidade alta nos

estágios juvenis e

depois .

Ex.: mais frequente:

invertebrados,

peixes, muitas aves.

Risco

de m

orte

Curvas de supervivência: sobrevivência acumulada a partir de um tempo inicial a um tempo final (sobrevivência: a um tempo imediatamente após)

Grande produção de descendentes, com poucos recursos energéticos e nenhum cuidado parental

Como representar a

estrutura de

populações?

Distribuição etária

Representação da quantidade de indivíduos (sua proporção) em cada faixa de idade.

Ecologia de Populações...

É uma distribuição de frequência (%)!

Como definir idade?

Definindo idades...

• Estimativas, a partir de diferentes estágiosontogenéticos:

• Número de anéis de crescimento em plantas ou cicatrizes foliares;

• Número de camadas de escamas em peixes;

• Número e tipos de dentes (de leite ou permanente, número de incisivos...)

• Tamanho e forma de chifres,

• Massa do dente de elefante,

• Formato de folhas, número de ramificações ...

Estrutura etária Ecologia de Populações...

reconhecer diferentes estágios de desenvolvimento

“3 classes”: juvenil – reprodutiva – senil (pós-reprodutiva)

Como representar a

distribuição etária?

Pirâmides etárias: o que representam?

OU EM DECLÍNIO

Estrutura etária: pirâmides (Odum & Barrett)

Padrões gerais:

Pirâmides etárias do arganaz

em condições experimentais: Ambiente ilimitado Controlado (B = D)

Com plantas: ESTRUTURA DE TAMANHO

(alternativa para estágios ontogenéticos)distribuição etária é comumente representada pela

distribuição de diâmetros do caule à altura do peito

(DAP- a 1,3m) ou da altura total

Classes de diâmetro (cm)

População em expansão, que se mantém

O que a figura mostra?

O que a estrutura representa?

Qual o significado de cada estrutura? A população está em expansão? Está estável?

Senil (colapso)? Tem sido explorada??

Padrão espacial

Reflete o modo de distribuição dos indivíduos

de uma população em determinado local.

de Distribuição Geográfica (abrangência)

• Inclui todas as

áreas que são

ocupadas por

indivíduos de uma

espécie, durante

seu ciclo de vida.

Distribuição geográfica da

erva mate (Ilex sp).

• Barreiras à dispersão

limitam a distribuição

geográfica

• Introdução de

espécies (exóticas)

“quebra” essa

barreira

aleatória, ao acaso

ou randômica

uniforme, regular

ou homogêneaagregada, agrupada

ou contagiosa

Três tipos de distribuição espacial de populações.

rara na natureza,

Distribuição uniforme, regular ou homogênea

• resulta de forte competição (com a morte

surge o espaçamento), territorialidade ou

alelopatia.

Ex.: moitas de

creosoto no deserto,

peixes com defesa de

território, colméias de

spp “agressivas”,

árvores emergentes

(adultos),..., pomar,

plantio revegetação.

há tendência de afastamento entre

indivíduos, mantêm distância mínima.

A presença de um indivíduo não

influencia a presença de outro:

sem dependência de proximidade.

Distribuição aleatória, ao acaso ou randômica

Ex.: bichos de farinha, bivalves em

banco de lama, parasitas ou

predadores solitários, figueiras na

Amazônia.

Ocorre em ambientes muito

homogêneos.

É a mais comum na natureza;

Distribuição agregada, agrupada ou contagiosa

resulta das características do meio (micro-hábitats): concentração de recursos ou condições particulares

ou de comportamento social dos indivíduos, que formam grupos, têmbaixa dispersão,...

Como determinar o padrão

espacial de uma população?

área

distância

Como determinar o padrão espacial de uma população?

100 parcelas

120 indivíduos

Quantos indivíduos

em cada unidade

amostral?

Índice de dispersão de Morisita - Id(área):

• Tomar amostras da população

• Contar o número de indivíduos em cada amostra

• Verificar a distribuição de frequência de ocorrência de amostras com diferentes números de indivíduos [f (x)]

• = quantas amostras têm 0 indivíduos, quantas têm 1, ...,]

• comparar o valor com o esperado!

N(N - 1)

X2 - NId = n = 0,85

N = nº de indivíduos total (tamanho)

n = nº de unidades amostrais (parcelas)

X2 = quadrado do número de indivíduos em cada parcela, somadas todas as parcelas [f (x).(x2)]

F(x) = nº de unidades amostrais com diferentes números de indivíduos

100

242 120

120. 119

ao acaso, aleatória,

randômica

uniforme, regular,

homogêneaagregada, agrupada,

contagiosa

Id >1

Máximo = n

Id <10: perfeitamente

uniforme

Id = 1

Índice de dispersão de Morisita (área):

Referências

• Capítulo 1 – Fundamentos em Ecologia (Ricardo Pinto Coelho)

• Parte do capítulo 36 – Vida: a ciência da biologia (Sadava e colaboradores)

• Parte do capítulo 6 – Fundamentos de Ecologia (Odum e Barrett)

• Parte do capítulo 5 – Fundamentos em Ecologia (Townsend e colaboradores)

• Partes dos capítulos 13 e 14 – Economia da Natureza (Ricklefs)

• Texto de apoio a padrão espacial

Idade da 1ª Rep. (anos)

Duração de vida (anos)

1 2 3 4 5 6 7 8

1 10 20 30 40 50 60 70 80

2 0 20 40 60 80 100 120 140

3 0 0 30 60 90 120 150 180

4 0 0 0 40 80 120 160 200

5 0 0 0 0 50 100 150 200

6 0 0 0 0 0 60 120 180

Os números em negrito indicam as idades mais produtivas na primeira

reprodução para uma dada duração de vida.

Fonte: Ricklefs, A Economia da Natureza.

QUADRO 10.2 Ovos totais produzidos por indivíduos numa

população hipotética em função da duração de vida e idade na

primeira reprodução.