BIO 131 – Ecologia Básica

Universidade Federal de Viçosa

Centro de Ciências Biológicas e da Saúde
Departamento de Biologia Geral
Área específica do conhecimento: Ecologia

ECOLOGIA BÁSICA
BIO 131

Carlos Frankl Sperber

Tatiana Garabini Cornelissen
José Henrique Schoereder

2000 / II
 BIO 131 – Ecologia Básica

Aula 1- Ecologia e Evolução

* Realidade organizada na natureza regida por princípios que

adequadamente refletem a ordem natural.
* Início dos estudos em Ecologia  descritivos

DEFINIÇÕES

Ecologia
 história natural científica
 estudo da estrutura e função da natureza
 sociologia e economia dos animais
 estudo da distribuição e abundância dos organismos
 estudo das interelações entre os organismos e seu ambiente
ambiente = soma de todos os fatores físicos e biológicos que agem
sobre um dado organismo.

Assim:
“Ecologia é o estudo das relações entre os organismos e a
totalidade de fatores físicos e biológicos que os afetam ou são por ele
influenciados.” (Pianka 1978)

* Corpo de informações: teorias em ecologia moderna

EVOLUÇÃO E SELEÇÃO NATURAL

Evolução X Seleção Natural

 
mudanças temporais não-direcionais direção particular das mudanças

 Seleção: mecanismo  mortalidade diferencial

 Sucesso Reprodutivo Diferencial

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* Darwin (1859) A origem das espécies

 “luta pela existência”
 “sobrevivência do mais forte”

CONCEITOS IMPORTANTES

 Fitness: medido através da proporção de genes de um indivíduo que

são deixados no pool gênico de uma população.
 Evolução: mudanças em qualquer atributo de uma população ao
longo do tempo.
 Adaptação
 Mudança na freqüência de genes geração-geração

Qual é o mecanismo que produz mudanças evolutivas?

* Darwin (1859) e Wallace (1858): mecanismo que dirige a evolução

adaptativa é a Seleção natural.

* Seleção Natural:
1. Variação
2. Excesso de dependentes
3. Sobrevivência não é absoluta
4. recursos limitados: indivíduos mais aptos sobreviver e reproduzir
5. Características herdadas: características favorecidas serão mais
freqüentes na geração seguinte

Processo de seleção natural é o resultado final do processo ecológico em

ação, já que ao ambientes nos quais os organismos vivem moldam a
forma em que a evolução ocorre (Krebs 1994).
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 Exemplo clássico de seleção natural: Biston betularia

ADAPTAÇÃO E ESPECIAÇÃO

Evolução  Seleção natural  adaptação


Especiação

Adaptação

* Adaptações: características que “com tanta justiça promovem nossa

admiração” (Darwin 1859)  centrais em estudos ecológicos
* Adaptação  característica que, devido ao aumento que confere no
valor adaptativo, foi moldada por forças específicas de seleção natural.
 Coloração críptica
 Coloração de advertência
 Síndromes de polinização
 Síndromes de dispersão

Como determinar se um traço é ou não adaptativo?

 Métodos comparativos
 Correlação diferenças entre as espécies com fatores ecológicos
 Experimentos

* 3 tipos de seleção em caracteres fenotípicos:

1. Seleção Direcional
2. Seleção Estabilizadora
3. Seleção Disruptiva
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Limitações ao processo adaptativo em populações naturais

 Forças genéticas: mutação e fluxo gênico

 Ambientes não são estáveis
 Custos metabólicos da adaptação
 Limitações históricas

Especiação

* Origem das Espécies

Mecanismos de Especiação

A) Especiação Alopátrica
 Barreiras físicas ou geográficas isolam 2 populações
 Populações: evolução independente
 Evolução do isolamento reprodutivo
 Populações em contato: 2 novas espécies

* Mecanismos de Isolamento: ambientais, comportamentais, mecânicos

e fisiológicos
 Pré-Zigóticos
 Pós-Zigóticos

B) Especiação Parapátrica

C) Especiação Simpátrica

 Influência do tempo nas mudanças evolutivas durante a especiação

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Aula 2- Condições, recursos e nicho ecológico

* Distribuição e Abundância das espécies:

1. história;
2. recursos;
3. taxas de nascimento, morte e migração;
4. interações;
5. condições ambientais

* Limites impostos aos organismos pelas condições ambientais

CONDIÇÕES

Fator ambiental abiótico que varia no espaço e no tempo (Begon et al. 1996).

 temperatura
 umidade  Nível Ótimo: Maior performance dos indivíduos
 pH
 salinidade

Condições Limitantes aos organismos

1. Temperatura

2. pH do solo e água

3. Salinidade

4. Ventos, ondas e correntes

5. Poluição Ambiental

RECURSOS

Tudo aquilo que é consumido por um organismo (Tilman 1982).

Recursos necessários aos organismos

1. Radiação

 Relação entre radiação como recurso e água nas plantas

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Estratégias adaptativas em plantas (atividade fotossintética X água)

 Ciclo de vida curto e alta atividade quando H2O abundante;

 Polimorfismo seqüencial
 Presença de pêlos, cera, estômatos na superfície adaxial
 Adaptações fisiológicas (plantas C3, C4 e CAM)

2. Nutrientes Minerais

 Macronutrientes
 Micronutrientes

3. Oxigênio

4. Organismos como recursos

 Decomposição
 Parasitismo
 Predação

 Sazonalidade dos recursos alimentares

5. Espaço como recurso

Competição por espaço

* Competição de Exploração
* Competição de Interferência

NICHO ECOLÓGICO

* Condições + Recursos: respostas dos organismos

Histórico

1. Grinnell (1914-1920)

“Habitats e hábitos dos animais.”

 Cada espécie ocupa um nicho, embora o oposto não ocorra sempre,

i.e., alguns nichos podem não conter espécies.
 “Estão todos os nichos ecológicos ocupados?”

2. Elton (1927)

“O nicho descreve o status de um organismo na comunidade, i.e.,

o local e função daquela espécie na comunidade.”
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3. Hutchinson (1957)

“Hipervolume n-dimensional dentro do qual a espécie pode

manter um população viável.”

* Assim, atualmente:

NICHO: o papel de um organismo dentro de uma comunidade.

HABITAT: amplitude de ambientes nos quais as espécies
ocorrem.

Generalizações sobre nichos ecológicos

 Nichos de uma espécie são n-dimensionais

 Espécies possuem nichos maiores na ausência de competidores e
predadores
 Nicho Fundamental X Nicho Realizado

Influência da Competição na determinação de nichos realizados das

espécies

 Recursos Limitados
 Medidas de Nicho:
 Largura do Nicho
 Sobreposição do Nichos
Relações entre os nichos

Hipótese de Gause (1934)


Princípio da Exclusão Competitiva

“Duas espécies com requerimentos ecológicos similares não podem viver

juntas em uma mesma área, ao mesmo tempo”.

 Hipótese de Gause se aplica à teoria de nichos (Partição de Recursos):

“ Como resultado da competição 2 espécies similares raramente ocupam

os mesmos nichos, mas se deslocam mutuamente de tal maneira que
cada uma toma posse de tipos específicos de recursos e modos de vida
nos quais possuem certa vantagem sobre seu competidor, permitindo
assim a sua coexistência...”

 Como avaliar a influência do efeito competitivo?

Roughgarden (1974) com lagartos do gênero Anolis

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“Existem nichos vagos?”

 Pimm (1991)  taxonomia e a morfologia são características que

prevêem quais são as relações entre as espécies  entendimento
detalhado da história natural dos organismos para construir categorias
que reflitam as relações ecológicas entre as espécies.
 Lawton e colaboradores (Inglaterra) na comunidade de
herbívoros em “bracken fern”
* Combinação modos de exploração + partes atacadas = nichos tróficos

Nichos vagos e experimentos de introduções de espécies

Herbold & Moyle (1986): nichos vagos tem sido usados para justificar
numerosas introduções de espécies: efeitos devastadores.

 Nichos vagos X Nichos preenchidos: muitas definições de nichos,

suportando a idéia de que nichos vagos são impossíveis, desconhecidos
ou arbitrariamente definidos.

 Definição de nicho:

 características dos indivíduos: não existem nichos vagos em

comunidades persistentes
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Aulas 3 e 4 – Crescimento Populacional

 POPULAÇÃO: grupo de indivíduos de uma espécie em uma

determinada área.

 Espécie
 Escala

Parâmetros Demográficos Fundamentais

Nt+1 = Nt + N - M + I - E

 Métodos para descrever os processos de N, M, I e E: Tabelas de Vida

 Tabela de Vida Diagramáticas

 Tabela de Vida de Coorte (dinâmica)

 Tabela de Vida Estática (tempo específico)

 Curvas de Sobrevivência (Pearl 1928)

I - Mortalidade concentrada no fim do período da expectativa de vida

II- Probabilidade de morte é  constante com a idade
III- Mortalidade concentrada nos primeiros períodos etários
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ESTRUTURA DE POPULAÇÕES

 Distribuição

 Agregada
 Aleatória
 Regular

 Dispersão

 Densidade

EVOLUÇÃO DA HISTÓRIA DE VIDA

 Fitness e evolução de estratégias da História de Vida das espécies

 idade e tamanho do início da reprodução

 esforços relativos despendidos na reprodução, crescimento,
sobrevivência e fuga de predadores

Alguns componentes da História de Vida

 Alocação de Energia

 Estratégia: balanço entre a alocação de energia para vários

aspectos de sua história de vida

 Efeitos do Tamanho dos organismos

 Habitats adequados

 Diapausa, dormência, migração e dispersão

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CRESCIMENTO POPULACIONAL

dN = rN Equação Exponencial
dt

 r = taxa intrínseca de crescimento

 População cresceria indefinidamente

dN = roN (1 - N/K) Equação Logística

dt

 Taxa exponencial de aumento diminui linearmente com o tamanho da

população

 Populações não crescem indefinidamente porque são reguladas por

diversos fatores, como COMPETIÇÃO INTRAESPECÍFICA

SELEÇÃO r e k

 Divisão de características e ambientes associados em 2 tipos

contrastantes (MacArthur & Wilson 1967):

 Seleção r

 Seleção k

Seleção r Seleção k
 maturidade cedo  maturidade tardia
 pequeno tamanho  grande tamanho
 semélparos  iteróparos
 grande no de pequenos  pequena prole de grandes
descendentes indivíduos
 pouco investimento em  cuidado parental
sobrevivência
 habitat imprevisível e efêmero  ambiente estável, saturado
 períodos de crescimento  intensa competição entre os
populacional rápidos, sem adultos determina sobreviv6encia
competição e/ou fecundidade
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 Seleção r e k: dicotomia simples, classificação inadequada do mundo

natural (Krebs, 1994).

COMPETIÇÃO INTRAESPECÍFICA

Competição  interação entre indivíduos competindo por recursos

limitados, levando a uma redução na sobrevivência, crescimento e/ou
reprodução de, pelo menos, um dos indivíduos envolvidos.

Competição intraespecífica

 redução nas taxas de crescimento individual ou desenvolvimento

 redução na quantidade de reservas estocadas
 redução da sobrevivência e/ou fecundidade dos indivíduos

 Competição Exploração

 Competição Interferência

FATORES DEPENDENTES X INDEPENDENTES DA DENSIDADE

 Efeitos da competição: são densidade-dependentes

 Besouro da farinha Tribolium confusum

COMPETIÇÃO INTRAESPECÍFICA E REGULAÇÃO DO TAMANHO

AUTOREGULAÇÃO DAS POPULAÇÕES

 Territorialidade
 Efeitos fisiológicos
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AULA 5 – REGULAÇÃO POPULACIONAL

 População: grupo de indivíduos de uma mesma espécie em uma

determinada área.

* tempo
* escala

 Variação na densidade:

* espacial
* temporal: constantes, flutuar, crescer/decrescer

Crescimento Populacional

1. Modelo Exponencial

dN = rmN
dt

*Populações de laboratório
* Condições controladas

2. Modelo Logístico

dN = rmN (K – N)
dt K

 Processos regulatórios

 REGULAÇÃO  tendência de uma população decrescer em tamanho quando

acima de certo nível (K) e aumentar em tamanho quando está abaixo deste,
de modo a alcançar um equilíbrio estável.

 Como uma população varia ?

Nt+1 = Nt + N - M + I - E
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 Mecanismos de Regulação

1. Densidade-independentes: efeitos não variam com a densidade

* Fatores abióticos: catástrofes, temperatura, umidade

* Exemplo: tempestade em uma população de lagartas

2. Densidade-dependentes: efeitos aumentam proporcionalmente com o

aumento da densidade populacional

* Fatores bióticos: competição intraespecífica

 COMPETIÇÃO INTRAESPECÍFICA

* processo dependente da densidade

* poder regulatório sobre a população

Que fatores regulam uma população?

1. Escola climática: fatores climáticos (mortalidade, natalidade)

2. Escola biótica: fatores dependentes da densidade

* competição, predação

Determinação X Regulação

 determinação: fatores dependentes e independentes da densidade

 regulação: manutenção de determinado equilíbrio, dd

Análise de fator-chave (Kx)

 Fatores de mortalidade

Importância quantitativa
Importância regulatória
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Auto-Regulação de uma população

1. Canibalismo
2. Territorialidade
3. Efeitos fisiológicos

Importância dos processos regulatórios em ecologia

 Controle de pragas
 Conservação de espécies
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Aula 6- Interações entre Populações & Competição

INTERAÇÕES ENTRE POPULAÇÕES

* Comunidade naturais: conjuntos de populações

várias formas de interações

* Efeitos interações:

 Aumento na sobrevivência, crescimento ou fecundidade

 Decréscimo na sobrevivência, crescimento ou fecundidade

 Sem efeitos

Tabela 1. Tipos de interações entre as populações

Tipo Interação Espécie Natureza Interação

A B

Neutralismo 0 0 Sem efeitos

Comensalismo + 0 Hospedeiro não afetado

Amensalismo - 0 População A é inibida, B

não é afetada
Mutualismo + + É obrigatória

Protocooperação + + É facultativa

Predação + - B é destruído por A

Parasitismo + - B é explorado por A

Competição - - Inibição mútua

* Simbiose: associação próxima entre indivíduos de pares de espécies que não se

prejudicam
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 Neutralismo: relação na qual as sp não teriam efeitos recíprocos

rara na natureza

 Comensalismo: apenas uma das partes envolvidas beneficia-se, a outra nada

perde/ganha
Exemplo: Epífitas e suas hospedeiras
Fungos e plantas hospedeiras

 Mutualismo: relação obrigatória que envolve benefício mútuo

Exemplo: liquens: fungos e algas

 Protocooperação: relação facultativa que envolve benefício mútuo

Exemplo: pássaros que comem invertebrados e ectoparasitas
em vertebrados

* Outras interações não-simbiônticas

 Amensalismo: uma poulação é inibida, a outra não é afetada

Exemplo: alelopatia em plantas

 Predação: uma sp é ingerida pela outra

 Herbivoria

 Parasitismo: organismo obtém nutrientes do hospedeiro

 Competição: interação entre 2 organismos (espécies) onde o uso ou defesa de

um recurso reduz sua disponibilidade para outros organismos. A depleção de

recursos causada por A leva à menor crescimento, menor número de

descendentes e maior risco de mortalidade da sp. B.

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COMPETIÇÃO

“ Interação ente indivíduos, competindo por recursos LIMITADOS, levando a uma

redução na sobrevivência, crescimento e/ou reprodução de pelo menos um dos
indivíduos envolvidos na interação...”

* Em relação às sp. envolvidas na interação:

 Competição Intraespecífica  membros de uma mesma sp

 membros de uma dada população de área
geográfica definida
 decréscimos dependentes da densidade nos
níveis do recurso
 Afeta a fecundidade e a sobrevivência dos
indivíduos

 Competição Interespecífica  espécies diferentes

 Efeito mutuamente depressor em ambas as
populações

* Em relação à forma como se manifesta nos organismos:

 Competição Exploração  indivíduos não interagem diretamente

afetados pela quantidade de recurso restante
RECURSO LIMITADO!

 Competição Interferência  indivíduos interagem diretamente

presença de um evita a exploração por outro
defesa de territórios

 Competição Difusa  simultaneamente entre várias sp.

incomum na natureza (Plantas?)
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* 6 categorias de competição

COMPETIÇÃO INTRAESPECÍFICA

“Cada indivíduo de uma população afeta e é afetado por outros indivíduos desta
população...”

 População de gafanhotos

 Competição em Patella cochlear

Algumas características da competição intraespecífica

 Efeito final da competição é um decréscimo na contribuição dos indivíduos para

as gerações futuras
Competição: efeitos mensuráveis na sobrevivência, fecundidade...

 Recurso LIMITADO

 Interação recíproca: efeitos negativos em ambos

 Competição intraespecífica é densidade-dependente

 Competição intraespecífica pode ser ASSIMÉTRICA

 Características individuais
 Diferentes indivíduos: respostas distintas à pressão de competição
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COMPETIÇÃO INTERESPECÍFICA

“ indivíduos de uma espécie sofrem redução na fecundidade, sobrevivência ou

crescimento, como resultado da exploração dos recursos ou interferência de
indivíduos de outra espécie....”

Demonstração da competição em comunidades naturais e artificiais:


Experimentos de adição e remoção de indivíduos (espécies)


Diferença no crescimento populacional de A na presença e ausência de B funciona
como medida da competição entre A e B

 Competição entre espécies de Paramecium

 Competição entre espécies de plantas

 Competição entre grupos distintos que usam mesmo recurso: formigas e

roedores

 Resultado da competição interespecífica pode ser dependente das condições

ambientais

 “caruncho do trigo” Tribolium castaneum e Tribolium confusum

 Condições Experimentais X Condições Naturais

Populações de laboratório: condições diferentes das reais

Densidade em populações laboratório: maior que na natureza
Contatos entre indivíduos mais freqüentes em laboratório
 Experimentos: ecossistemas fechados (migração)
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Hipótese de Gause ou Princípio da Exclusão Competitiva (1934)

“... duas espécies com ecologia muito similar não podem existir juntas em
um mesmo local...”

“Como conciliar as extinções freqüentes de espécies em culturas de laboratório e a

aparente coexistência de um grande número de espécies em comunidades
naturais?”

 A competição é rara em ambientes naturais, baixa freqüência de exclusão

competitiva.

 A competição tem sido evento muito comum através da história evolutiva das
comunidades.

Exclusão X Coexistência

“... se 2 espécies coexistem em um ambiente estável então elas o fazem

devido à diferenciação de nichos realizados. Se não há diferenciação, a espécie
competitivamente superior possui maiores chances de eliminar a outra.”

 Coexistência é possível devido à PARTIÇÃO DE RECURSOS

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DESLOCAMENTO DE CARACTERES

tipo particular de partição de recursos

Envolve a modificação da morfologia (forma, tamanho) de uma característica da
espécie como resultado da presença de competidores interespecíficos
 Tentilhões de Galápagos (Darwin, 1859) Geospiza sp.
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AULA 7 - PREDAÇÃO, PARASITISMO E MUTUALISMO

 Espécies: tanto consumidoras quanto recursos

 Consumidores:
 Predadores
 Parasitas
 Parasitóides (vespas e moscas)
 Herbívoros
 Detritívoros
 Canibais

Predação  membros de uma espécie ingerem membros de outra

espécie. Envolve a morte da presa.

Importância da Predação:

 População: restringir distribuição, reduzir a abundância de presas;

 Comunidade: organização e interações indiretas;
 Evolução: importante força seletiva, adaptações.

 Ciclos presa-predador

 Gause (1934): testes empíricos dos modelos de relação presa-predador

 Ciclo lebre-lince
Hipótese da predação Hipótese da Qualidade Nutricional
* 1. Lebre aumenta porque população lince baixa * 1. Lebre aumenta porque alimento é abundante
2. Lebre e lince sincronizados 2. Lebre e lince sincronizados
* 3. Linces numerosos começam a decrescer no * 3. Alimento de baixa qualidade nutricional começa
lebres a decrescer no lebres
* 4. Lebres declinam por pressão de predação * 4. Lebres declinam por fome e baixa fecundidade
5. Lince: fome, população declina 5. Lince: fome, população declina
6. População da lebre se recupera 6. População da lebre se recupera

Efeitos da Predação na estrutura de comunidades

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Limitação da população de presas pela predação

 Cactus pêra-espinhosa (Opuntia sp.)

Introduzido Austrália
Controle biológico: mariposa do cactus (Cactoblastis cactorum)
Erradicação da praga com apenas 129 indivíduos

Evolução dos sistemas Presa-Predador

 Adaptação de Predadores
 Estrutura dentes
 Órgãos do sentido

 Adaptação de Presas
 Coloração críptica: imitam substrato
 Coloração de Advertência: produção/acumulação substâncias tóxicas
 Mimetismo: adaptações que conferem vantagens aos mímicos

Parasitismo  sugam energia e nutrientes de seus hospedeiros

Predadores X Parasitas na Classe Insecta (Price 1997)

 Predadores tendem a ser maiores, matam presas pela força e

agilidade
 Predadores tendem a ser generalistas, parasitas especialistas
 Maior especiação e radiação adaptativa em parasitas
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Classificação dos Parasitas

a. Microparasitas: bactérias, vírus, protozoários

pequenos
numerosos
multiplicam-se diretamente no hospedeiro

b. Macroparasitas: crescem no hospedeiro, não se multiplicam

Efeitos dos parasitas na sobrevivência, crescimento e fecundidade

Ciclos Parasita-Hospedeiro

 Não são regulares

 Caruncho-do-feijão e seu parasitóide

Importância dos estudos de predação e parasitismo

CONTROLE BIOLÓGICO

Mutualismo  relação entre 2 espécies que envolve benefício mútuo

 Trófico: alimentação
 Líquens
 Micorrizas (fungos e raízes)
 Rhizobium e raízes

 Dispersivo: dispersão de pólen e sementes

 Defensivo: interações entre plantas e formigas

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MUTUALISMOS DISPERSIVOS

INTERAÇÕES ENTRE PLANTAS E ANIMAIS ASSOCIADOS

* Plantas fixas no espaço, incapacitadas de escapar de seu ambiente

 fixação no espaço: interações especiais entre plantas e animais

Interações negativas
 Interações positivas

 Insetos e plantas superiores  mais de 70.0% de todas as espécies

 papel central na dinâmica de comunidades vegetais

Interações positivas em comunidades vegetais: polinização

* Polinização  passo crítico na reprodução sexual de plantas

florescentes.

* Evolução de comportamentos de forrageamento de herbívoros 

dispersão do pólen ou fertilização e desenvolvimento da semente.

* Flores  atraem polinizadores: formas, tamanhos, cores e sinais

* Insetos, pássaros e mamíferos  adaptados na morfologia, capacidade

sensória e fisiologia digestiva.

* Importância  grande maioria das angiospermas tropicais são

polinizadas por insetos, morcegos e pássaros.

* Adaptações sucessivas  asseguram a atração de polinizadores,

minimizar a perda de pólen e o dano às partes reprodutivas, e
maximizar a transferência de pólen.
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Síndromes de Polinização

Conjuntos de cores, odores e formas das flores que servem como

pistas usadas por insetos e vertebrados para a localização dos recursos.

Tabela 1. Síndromes de polinização que associam diferentes grupos taxonômicos de visitantes

florais com diferentes características florais *.
Animal Flor
Ântese Cor Odor Forma Nectar
Besouros dia/noite branca, parda adocicado ampla, simetria Ausente
radial
Abelhas dia/noite variável adocicado tubo largo e curto, rico em sucrose ou
simetria bilateral hexose
Mariposas noite branca, verde adocicado tubo profundo, farto, rico em
pálido simetria radial sucrose
Borboletas dia/noite variável, rosa adocicado tubo profundo, rico em sucrose
simetria radial
Morcegos noite clara, verde forte tubo comprido, farto, rico em
pálido dependuradas, hexose
simetria radial
Pássaros dia fortes, vermelho ausente tubulares farto, rico em
sucrose.
* Modificado de Howe & Westley (1988)

Interações positivas em comunidades vegetais: dispersão de

sementes

* Adaptação de frutos à dispersão por animais.

* Adaptações  pico máximo nas florestas tropicais úmidas

mais de 90.0% das árvores e virtualmente todos os arbustos

apresentam frutos adaptados à atrair pássaros ou mamíferos.

Estruturas de dispersão: anemocoria X zoocoria

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Síndromes de Dispersão

* Síndromes de dispersão  conjuntos de cores, odores, formas e

qualidades nutricionais dos frutos que estão associadas com diferentes

formas de disseminação das sementes por agentes bióticos e abióticos.

Tabela 2. Características dos frutos e sementes dispersadas por diferentes animais *.

Animais Fruto
Cor Odor Forma Recompensa
Mamíferos Arbóreos amarelo, branco, aromático sementes ariladas, proteínas, glicose
verde claro frutos compostos e
deiscentes
Mamíferos Terrestres verde ou marrom ausente encapsulados lipídios e açúcar
Morcegos amarelo pálido ou musky geralmente ricos em lipídios e
verde dependurados açúcar
Pássaros preto, azul, ausente drupas, sementes glicose
vermelho e laranja ariladas,
deiscentes
Formigas indistinguível Ausente elaiossomos nas óleo ou químico
sementes, < 3mm atrativo.
* Modificado de Howe & Westley (1988)

* Frutos adaptados à ingestão por animais: recompensas nutricionais

(carboidratos, lipídios, e/ou proteínas)

* Importância das síndromes de dispersão e polinização  auxiliam

pesquisadores no entendimento da ecologia local de diversas espécies

de plantas, e fornecem uma primeira aproximação dos tipos de plantas

e animais que prevalecem em uma comunidade.

MUTUALISMOS DEFENSIVOS

 INTERAÇÕES ENTRE PLANTAS E FORMIGAS

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Aula 8- Ecologia De Comunidades: composição de espécies e

diversidade

 Comunidade: unidade ecológica de visualização pouco clara

 Definições:

 Qualquer conjunto de populações em determinada área ou habitat,

podendo ter os mais variado tamanhos (Odum 1983)

 Uma reunião de populações em uma determinada área ou habitat

físico definido (Krebs 1991)

 Uma associação entre populações interativas (Ricklefs 1996)

 Um conjunto de espécies interativas que ocorrem conjuntamente no

tempo e espaço (Begon et al. 1996)

COMUNIDADE

“ Somatório das espécies que a compõem mais o somatório das

interações entre elas ”

ATRIBUTOS DE UMA COMUNIDADE

 Composição específica (quais são as espécies)

 Riqueza (quantas são as espécies)

 Diversidade (quantos indivíduos de cada espécie)

 Estrutura espacial

Distribuição  Aleatória
 Regular
 Agregada

 Dinâmica temporal (ciclos diurnos, sazonais, sucessão)

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COMPOSIÇÃO DE ESPÉCIES E RIQUEZA

 Maneira mais simples de se caracterizar uma comunidade

Número de espécies
 Tipo de espécies

 Contar e identificar todas as espécies presentes em uma comunidade:

é possível ?

 AMOSTRAGENS: aproximação da composição de uma comunidade

1. Métodos de Amostragem

Ecologia Vegetal

2. Amostragens Aleatórias

Não envolve “escolha” do pesquisador

3. Tamanho da Amostra

Que tamanho de amostra é suficiente para descrever uma comunidade?

CURVA DO COLETOR

DIVERSIDADE

 Comunidade: RIQUEZA (quantas sp.) e COMPOSIÇÃO (quais sp.)


INSUFICIENTE

 Parâmetro importante: ABUNDÂNCIA RELATIVA (quantos indivíduos

de cada sp.)

 Espécies Raras
 Espécies Comuns
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Porque a diversidade é um conceito difícil de definir ?

 Basicamente, diversidade envolve 2 componentes:

 RIQUEZA

 ABUNDÂNCIA RELATIVA

Comunidade A Comunidade B
Espécie X 99 50
Espécie Y 01 50

TIPOS DE DIVERSIDADE (Whittaker 1972)

 Espécies não são igualmente comuns  diferenças de diversidade em

3 escalas

 Local

 Regional

 Global

 Diversidade local ()

 Diversidade regional ()

 Diversidade global (gama)

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COMO CALCULAR A DIVERSIDADE ?

1. Índices de Dominância

Índice de Simpson (1949)

 mais simples
 baseado na abundância e riqueza

2. Índices de Diversidade Específica

Índice de Gleason (1922)

 baseado somente na riqueza acumulada

3. Índices de Diversidade

Índice de Shannon-Wiener (1979)

 dá importância às espécies raras

 é influenciado pelo tamanho da amostra

4. Índices de Similaridade

Índice de Jaccard (1908)

 razão entre a co-ocorrência de sp. em 2 comunidades distintas e o

total de sp.

Até que ponto índices são úteis para descrever comunidades dinâmicas?!
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AULA 9 – SUCESSÃO ECOLÓGICA

 Espécie ocorre somente quando e onde (Begon et al. 1996):

 é capaz de atingir o local;

 existem condições e recursos apropriados no local;

 competidores, parasitas e predadores não a excluem.

 Seqüência Temporal: condições, recursos e influência de inimigos

naturais

*Efeito Tempo

Sucessão  padrão direcional, contínuo, não-sazonal de

colonizações e extinções de espécies em uma dada área.

Tipos de Sucessão

 Sucessão Degradativa: escala de tempo relativamente curta

 Sucessão Alogênica: mudanças externas e forças geofisicoquímicas

 Sucessão Autogênica: habitats recém-criados

* Sucessão Primária

* Sucessão Secundária
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Sucessão Autogênica e Facilitação

Espécies pioneiras


alteram condições e recursos


habitat mais favorável


Novas Espécies

 Facilitação (Connell & Slatyer 1977): condições iniciais severas

Sucessão Autogênica e Inibição

 Espécies: inibem mudanças, impedem novas colonizações

Espécies Pioneiras e Tardias

 Pioneiras  estabelecem rapidamente, estilo de vida “fugitivo”, alta

taxa de crescimento relativo

 Tardias  alta tolerância à sombra é um dos fatores responsáveis

pelo sucesso
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Modelo de Sucessão de Horn (1975, 1981)

 Comunidade vegetal hipotética: mudanças na composição em sp:

 a composição inicial da comunidade;

 a probabilidade de uma espécie ser reposta por um indivíduo da
mesma espécie ou de espécie diferente.

Modelos de Sucessão de Connell & Slatyer (1977)

 Facilitação: pioneiras modificam o ambiente

 Tolerância: seqüência previsível, exploração diferencial recursos
 Inibição: espécies resistem à invasão de outras espécies

 Distinção entre os modelos: causa de morte das pioneiras

Hipótese Razão-Recurso (Tilman 1988)

 Influência das mudanças nas habilidades competitivas das espécies à

medida que o tempo modifica as condições

 Dominância  disponibilidade de nutrientes e luz

Sucessão

Início Fim

decompositores, litter
 nutrientes  biomassa
 luz  luz
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Atributos Vitais de uma Espécie (Noble & Slatier 1979, 1981)

 Método de recuperação após distúrbios

V  dispersão vegetativa
S  banco de sementes
D  dispersão abundante áreas entorno
N  nenhum mecanismo especial

 Habilidade indivíduos na presença de competidores

I  intolerantes
T  tolerantes

Espécies r e k e o processo de sucessão

 Espécies reagem à pressão seletiva da competição e evoluem

características que permitam maior persistência na sucessão  seleção
k

 Espécies desenvolvem mecanismos mais eficientes de escape,

descobrindo e colonizando estágios iniciais da sucessão  seleção r

O conceito de Clímax na sucessão

“O processo de sucessão tem um fim?”

 A comunidade final ou estável numa série de desenvolvimento (sere) é

a comunidade clímax.
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Tipos de Clímax

 Monoclímax: clímax único domina qualquer região climática e o

ponto final da sucessão é independente das características do início
Clements, 1916

 Policlímax: o clímax local é governado por um ou vários fatores como

o clima, condições de solo, topografia, fogo...
Tansley, 1939

Fluxo de energia e ciclos de nutrientes na sucessão

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AULA 10- FLUXO DE ENERGIA

INDIVÍDUOS

POPULAÇÕES

COMUNIDADES

ECOSSISTEMAS
(BIÓTICO + ABIÓTICO)

 Organismos

 Matéria

 Energia

 Ecossistemas  produtores primários + decompositores +

herbívoros + carnívoros + parasitas + ambiente físico-químico

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A ENERGIA NOS SISTEMAS ECOLÓGICOS

 Energia: Capacidade de realizar trabalho

 Leis da termodinâmica:

1. Lei da Conservação da energia: a energia pode ser transformada de

um tipo em outro, mas não pode ser criada nem destruída.
2. Lei da Entropia: nenhuma transformação espontânea de energia em

energia potencial (ex.: luz  fotossíntese) é 100% eficiente

 Energia que chega à superfície terrestre: somente pequena parte é

absorvida pelas plantas verdes e transformada em energia potencial

(ou alimentar). Restante:

 Dissipada
 Refletida
 Respiração

Algumas definições

 Produtividade Primária: taxa na qual a energia radiante é

convertida, pela atividade fotossintética dos organismos produtores
(plantas) em substâncias orgânicas.

 Produtividade Primária Bruta: taxa global de fotossíntese, toda a

energia fixada pela fotossíntese.

 Produtividade Primária Líquida: taxa de armazenamento de matéria

orgânica nos vegetais, descontando-se a energia utilizada na respiração.
Biomassa disponível para consumo.

 Produtividade Secundária: taxas de armazenamento energético nos

consumidores, taxa de produção de biomassa por heterótrofos.

 Produtividade Líquida da Comunidade: taxa de armazenamento da

matéria orgânica não utilizada por heterótrofos (PPL – consumo).
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Padrões de Produtividade Primária e Secundária

1. Aumento da produtividade com a diminuição da latitude

Florestas tropicais > florestas temperadas > florestas boreais

 Radiação e temperatura impõem limites à produtividade

2. Razão Produtividade:Biomassa (P/B) é baixa em comunidades

terrestres florestais e alta em comunidades aquáticas

3. Produtividade aumenta com o aumento do LAI (índice de área foliar)

4. Produtividade Secundária é menor que a primária em ambientes

aquáticos e terrestres

 Nem toda a biomassa produzida é consumida

 Nem toda a biomassa consumida é assimilada
 Nem toda a energia assimilada é convertida em
biomassa

Eficiência Eficiência Eficiência

Consumo Assimilação Produção

EC = In EA = An EP = Pn
Pn-1 In An

Fatores que limitam a produtividade primária terrestre

1. Radiação incidente

2. Radiação captada, mas ineficiência:

 Deficiência hídrica

PPL relacionada à precipitação e umidade

 Temperaturas muito altas ou muito baixas

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PPL relacionada à temperatura

 Deficiência nutrientes essenciais

Vegetação menos densa  menos luz  menor produtividade

 Profundidade de solo insuficiente

* Produtividade Secundária está relacionada à primária

Utilização Humana da Produtividade Primária

Destino da Energia nas Comunidades

 Produtores Primários  Consumidores Primários  Consumidores

Secundários  Consumidores Terciários ...

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AULA 11- CICLOS DE NUTRIENTES

Introdução

 Organismos: formados de elementos químicos ou nutrientes

 Obtenção de nutrientes

 Fluxo de nutrientes  dirigido por fontes finitas, grandemente retido

dentro dos ecossistemas

Ciclos de Nutrientes
 Ciclos biogeoquímicos

 Compartimentos ou pools:

(1) o pool reservatório: componente maior, de movimentos lentos,

geralmente não-biológico;

(2) o pool de ciclagem: uma parcela menor, porém ativa, que se move

rapidamente nos 2 sentidos, entre os organismos e seu ambiente

circundante.

* 2 grupos básicos:

(1) os tipos gasosos, nos quais o reservatório está situado na atmosfera

ou hidrosfera (oceano);

(2) os tipos sedimentares, nos quais o reservatório localiza-se na crosta

terrestre.

 Macro X Micronutrientes
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Exemplos de Ciclos de Nutrientes

 Ciclo do nitrogênio
 Ciclo do fósforo
 Ciclo da água

Perturbações dos ciclos biogeoquímicos

A ciclagem global do Carbono e da Água

 São os dois ciclos biogeoquímicos mais importantes para a

humanidade
 Pools atmosféricos pequenos, mas muito ativos, vulneráveis

Ciclo completo do carbono: atmosfera, terra e água.

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Efeito estufa

 Aumento na concentração de um gás (CO2) na atmosfera causará um

aquecimento global da Terra, conhecido como efeito estufa
 Radiação solar: refletida, absorvida e transmitida

Ciclo da água

Ciclo completo da água. O ciclo da água compreende 4 estágios:

estoque, evaporação, precipitação e perdas. A água é armazenada em
oceanos e lagos, em canais de rios e sob a terra. A evaporação,
incluindo a respiração de plantas, transforma a água em vapor. A
precipitação ocorre quando o vapor d’água do ar se condensa e cai na
forma de chuva, ou neve. As perdas são o movimento morro abaixo, e
incluem a água perdida para os lençóis e para o solo.
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PERTURBAÇÕES CICLO DA ÁGUA

Figura 12. Perturbações causadas pelo homem no ciclo da água.

Fonte: Begon et al. 1996.
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O GRANDE INCÊNDIO DE RORAIMA

 1997/1998

 Avanço do fogo sobre áreas de floresta primária, antes quase imunes

às queimadas que ocorrem em outras vegetações da região, em época
seca.

 Fogo em florestas tropicais ?

 Árvores sem defesa

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AULA 12 – TEIAS TRÓFICAS

DEFINIÇÃO E HISTÓRICO

* ¨Quem come quem¨ (Krebs 1994).

* cadeia alimentar: plantas  herbívoros  carnívoros.

* Contribuições de Elton (1927)

 as comunidades eram organizadas através das relações

alimentares existentes entre as espécies: teias alimentares.

 ¨The large fish eat the small fish; the small fish eat the water

insects; the water insects eat plants and mud¨: cadeia

alimentar

NÍVEIS TRÓFICOS

Produtores Plantas Verdes 1o Nível Trófico

Consumidores Primários Herbívoros 2o Nível Trófico
Consumidores Secundários Carnívoros, Parasitóides 3o Nível Trófico
Consumidores Terciários Carnívoros Topo 4o Nível Trófico

* classificação dos organismos em níveis tróficos: função

* Importância do tamanho dos organismos na organização das teias

tróficas

IMPORTÂNCIA DAS RELAÇÕES TRÓFICAS NA ESTRUTURA DE

COMUNIDADES

* Paine (1966)  teias de Heliaster e Pisaster

 Estudos de Remoção
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 Predadores e herbívoros: manipular relações competitivas

entre as espécies, controlar a estrutura da comunidade.

 Pisaster e Heliaster  predadores-chave

GENERALIZAÇÕES SOBRE AS TEIAS TRÓFICAS

* Teias tróficas  ponto de partida para a análise teórica da organização

de comunidades (Pimm et al. 1991).

Tabela 1. Terminologia de Teias Alimentares

Predadores de Topo: espécies que não são ingeridas por nenhuma outra na teia alimentar

Espécies Basais: não se alimentam de nenhuma outra na teia (geralmente: plantas)

Espécies Intermediárias: têm tanto predadores quanto presas na teia trófica

Espécies Tróficas: grupos de organismos que têm conjuntos idênticos de presas e predadores

Ciclos: espécie A ingere B que ingere A

Interações Tróficas: qualquer relação de alimentação (linha no diagrama trófico)

Conectância: número atual de interações em uma teia / número possível de interações

Densidade de Ligação: número médio de elos ou interações por espécie na teia trófica

Omnívoros: Espécies que se alimentam em mais de um nível trófico

Compartimentos: grupos de espécies com fortes ligações entre os membros do grupo e fracas

ligações com outros grupos de espécies.

* Generalizações das características comuns às teias alimentares:

1. Existem limites à complexidade das teias tróficas

2. As cadeias alimentares são curtas

2 principais hipóteses
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a) Hipótese Energética: ineficiência na transferência de energia ao

longo das cadeias.

“Ambientes mais produtivos possuem maior número de elos ?”

b) Hipótese da Estabilidade Dinâmica: cadeias alimentares são curtas

porque cadeias longas não são estáveis.

 Influência do distúrbios na estruturação de comunidades

3. Existe uma proporção  constante de espécies que são

predadores de topo, espécies intermediárias e espécies basais,
independente do tamanho da teia trófica

4. A omnivoria parece ser rara em teias tróficas

IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DE TEIAS TRÓFICAS

*Pimm (1991)  persistência de uma comunidade.

* Melhores estratégias de manejo e conservação de espécies.

PAPÉIS FUNCIONAIS E GUILDAS

* guildas  grupos de espécies que exploram um recurso comum de

maneira similar (Begon et al. 1996).

* papéis funcionais básicos de cada espécie em uma comunidade.

* Vantagens:

 espécies competidoras simpátricas

 Comparação de comunidades  grupos funcionais específicos

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 guildas: blocos construtores básicos de uma comunidade

* Symberloff & Dayan (1991) argumentam que “atualmente somente

pode-se definir guildas ou papéis funcionais dos organismos de maneira

grosseira, já que há a necessidade de se definir critérios para incluir as

espécies em guildas”.

ESPÉCIES CHAVE

* Espécies chave: atividades determinam a estrutura da comunidade.

*Remoção: efeitos significativos em toda a cadeia alimentar.

*carnívoros de topo X outros organismos

 Casearia corymbosa (Flacourtiaceae)

CASCATAS TRÓFICAS

* cadeias tróficas  padrões  cascatas tróficas

* Introdução do tucunaré (Cichla ocellaris),

colapso de populações de peixes nativos

*Cascata de efeitos em direção aos níveis tróficos inferiores.

* Efeitos de oscilação de biomassa em ¨ziguezague¨ entre níveis tróficos

 cascata trófica.
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CASCATA TRÓFICA

Piscívoros +

Planctívoros -

Herbívoros
+

Fitoplâncton -
Figura 10. Cascata trófica postulada para cadeias alimentares

aquáticas. (Modificado de Colinvaux 1993).

Interações tróficas  o modelo ¨top-down¨ e ¨bottom-up¨

TOP-DOWN BOTTOM-UP

 

influência de predadores disponibilidade de recursos

* Top-Down X Bottom-Up: ¨Predadores ou recursos dominam a

dinâmica de populações ?¨
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 Um pouco de realismo no debate top-down X bottom-up:

1. Existe heterogeneidade dentro das cadeias tróficas

2. Existe heterogeneidade no espaço

3. Existe heterogeneidade no tempo

* Teias alimentares reais: grande variedade de influências de fatores

bióticos e abióticos na importância do controle por recursos e por

predação.

ESTUDOS DE CASO

1. Galhas foliares do jacarandá- de espinho (Machaerium aculeatum)

2. Estrutura trófica da comunidade de invertebrados associada ao

guano de morcegos nas cavernas brasileiras

3. Teias Coevoluídas e Conservação de Florestas Neotropicais

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AULA 13 – INFLUÊNCIA DA COMPETIÇÃO, PREDAÇÃO E DISTÚRBIOS NA

ESTRUTURA DE COMUNIDADES

1. COMPETIÇÃO
1.1 HISTÓRICO

 Competição existe, mas será que é importante?

 Os trabalhos de Schoener (1983) e Connell (1983)
* levantamentos bibliográficos
* podem ser tendenciosos

 Insetos fitófagos

* dificilmente haveria competição

* “O mundo é verde”

 Intensidade da competição e seu poder estruturador

 o efeito da heterogeneidade

 o “fantasma da competição passada”: competição já foi

importante, mas atualmente as espécies não competem por separação
de nichos.

1.2 – Evidências a partir de padrões de comunidades

 Como uma comunidade deveria ser se fosse moldada por competição?

1. competidores em potencial que coexistem deveriam exibir diferenciação de

nichos;
2. esta diferenciação pode ser percebida na diferenciação morfológica;
3. não há coexistência se não tiver diferenciação de nichos
Exemplo: abelhas do gênero Bombus
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1.3 – Modelos neutros e hipóteses nulas

 O padrão observado, mesmo que pareça implicar em competição, difere

significativamente do padrão que podia aparecer na comunidade, mesmo na
ausência de qualquer interação entre as espécies ?

 Simulações de computador: ferramentas para testar a importância da

competição

1.4 – O papel da competição: algumas conclusões

 Fácil de imaginar, difícil de estabelecer

 Varia de importância de uma comunidade para outra
 Pode afetar apenas parte de uma comunidade: membros de uma mesma
guilda

2. PREDAÇÃO E DISTÚRBIO

2.1 O biólogo inveja o físico

 mudanças diárias
 mudanças sazonais
 mudanças evolutivas

2.2 O que é perturbação?

 tiram populações do “caminho do equilíbrio”

 exemplos: gota de chuva, predadores
 perturbação e predação têm ações semelhantes: diminuem tamanho
populacional
2.3 – Efeitos da predação na estrutura de comunidades
 BIO 131 – Ecologia Básica

 Charles Darwin: o efeito dos cortadores de grama

 Efeito de herbívoros: coelhos e a riqueza de espécies de plantas
 Efeito de carnívoros: estrelas do mar

* Mudança de dieta e seleção dependente da freqüência

2.4 – Variação temporal das condições

 Espécies acompanham variação temporal

 Hipótese do Distúrbio Intermediário: maior riqueza e diversidade são
observadas em níveis intermediários de distúrbios ou perturbações.

2.5 – Perturbação e o conceito de dinâmica em manchas

 modelos de dinâmica de manchas

 dois tipos de organização de comunidades:
* controladas por dominância
* controladas por fundador

2.6 – Relevância da teoria para o manejo ecológico

 a boa teoria não só explica, mas prevê

 preservar a diversidade não é evitar perturbações
 práticas agrícolas sem perturbações: redução de pragas

AULA 14 – ESTABILIDADE & COMPLEXIDADE

 BIO 131 – Ecologia Básica

“O que determina a estabilidade ou instabilidade de uma comunidade?”

 Algumas definições

 Resiliência: velocidade em que a comunidade retorna à seu estágio

inicial antes da perturbação e remoção do estágio anterior
 Resistência: habilidade de uma comunidade evitar o deslocamento
de um dado estado
 Estabilidade local: tendência de uma comunidade retornar ao seu
estágio original quando sujeita a uma pequena perturbação
 Estabilidade global: tendência de uma comunidade retornar ao seu
estágio original quando sujeita a uma grande perturbação
 Comunidade dinamicamente frágil: comunidade estável somente
dentro de certo limite de características ambientais
 Comunidade dinamicamente robusta: comunidade estável dentro
de amplo limite de características ambientais

“A complexidade leva à estabilidade?”

 Décadas 50 e 60: aumento na complexidade de uma comunidade leva

a um aumento na estabilidade

 Argumento de Elton (1958)

 Argumentos de MacArthur (1955)

 Modelo de May (1972)

* Teias alimentares hipotéticas

 BIO 131 – Ecologia Básica

ij  medir efeito da densidade de j no crescimento de i

Comunidades eram estáveis se:

 (SC) ½ < 1

S = número de espécies
C = conectância (n atual interações / n possível de interações)
 = força da interação

 Aumento em S, interações,  levam à instabilidade

Complexidade leva à instabilidade

 Problemas modelo:
*comunidades aleatórias
* modelos “bottom-up”
* perturbações grandes

 Maioria modelos: complexidade leva à instabilidade

 Comunidade reais ?

 Relação entre complexidade e estabilidade de uma comunidade

depende:

 natureza da comunidade
 maneira como ocorre distúrbio
 maneira em que a estabilidade é verificada
 BIO 131 – Ecologia Básica

Figura 1. Vários aspectos da estabilidade. No diagrama de elasticidade,

X marca o ponto do qual a comunidade foi deslocada. Modificado de
Begon et al. 1996.
 BIO 131 – Ecologia Básica

Aula 15- Padrões de Riqueza de Espécies

 Riqueza X Diversidade em comunidades naturais

* Riqueza: quantas espécies

* Diversidade = riqueza + abundância relativa

 O que são padrões e por que estudá-los?

“Padrão: normas, regras ou regularidades na variação de

um fenômeno”.

Ecologia de comunidades:

1. Por que algumas comunidades possuem mais espécies que outras?

2. Existem padrões ou gradientes na riqueza de espécies?
3. Se os padrões existem, quais são os mecanismos que os geram?

 Exemplo de padrão de diversidade: distribuição de insetos

As escalas da diversidade

 Padrões de diversidade são analisados em 3 escalas:

 local ()
 regional ()
 global ()
 BIO 131 – Ecologia Básica

Fatores que influenciam na riqueza de espécies

1. Fatores geográficos: latitude, altitude, profundidade

2. Fatores primários: variabilidade climática, produtividade, idade
3. Fatores secundários: intensidade de predação, competição,
heterogeneidade ambiental

PADRÕES DE RIQUEZA DE ESPÉCIES

1. A relação espécie-área

“Aumento da riqueza de espécies com o aumento da área”.

 2 fatores:
* área per se
* diferenciação de habitats

2. Padrão por latitude: a riqueza decresce com o aumento da latitude

Norte e Sul
 Riqueza de espécies:
regiões tropicais > temperadas > polares

3. Padrão por altitude: a riqueza decresce com o aumento da altitude

 Que fatores explicam este padrão?

temperatura
 produtividade
 efeito de área
4. Padrão por profundidade: a riqueza decresce com o aumento da
profundidade
 BIO 131 – Ecologia Básica

5. Padrão sucessional: riqueza aumenta gradualmente durante a

sucessão

 Maior diversidade é observada no tempo intermediário (coexistência de

espécies pioneiras, de meio e de clímax)

Riqueza de espécies em ambientes tropicais X temperados

“Por que existem tantas espécies nos trópicos e tão poucas próximas aos pólos
?”

1. Hipótese do Tempo

 comunidades temperadas: sofreram glaciações  maior instabilidade 

menor riqueza de espécies
 comunidades tropicais: maior estabilidade climática  maior número de
especializações com o meio  maior riqueza

2. Hipótese da Heterogeneidade Ambiental

 Regiões tropicais são mais heterogêneas (maior número de diferentes

nichos, habitats)  maior riqueza

3. Hipótese da Competição

 Comunidades Temperadas: controladas por fatores físicos (frio, seco,

neve...) que são independentes da densidade
 Comunidades Tropicais: controladas por processos biológicos, como
competição e predação

“Como a competição aumenta a riqueza de espécies?”

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* Diferenciação de nichos possibilita a coexistência  aumento de riqueza

4. Hipótese da área disponível

 zona equatorial possui grandes áreas de similaridade climática aumenta

o isolamento da população  aumenta a chance de especiação 
aumenta a riqueza
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Aula 16- Biogeografia de Ilhas e Fragmentação de Habitats

 Biogeografia: estudo das distribuições dos organismos

 Biogeografia de Ilhas:

1. Ilhas possuem poucas espécies quando comparadas a regiões continentais

2. Número de espécies diminui com a diminuição de sua área

 Por que a riqueza de espécies em ilhas é menor que em áreas continentais

de mesmo tamanho?

* ISOLAMENTO
* DIVERSIDADE DE HABITATS

Teorias ecológicas de diversidade em ilhas

1. Diversidade de habitats
2. Teoria do Equilíbrio
3. Teoria Evolutiva

 Diversidade de Habitats

* Áreas maiores  maior número de habitats  maior número de espécies

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 Teoria do Equilíbrio (Mac Arthur & Wilson, 1967)

* IMIGRAÇÃO
* EXTINÇÃO
* TAMANHO DA ILHA

Figura 1. Teoria do equilíbrio de MacArthur & Wilson (1967) da

biogeografia de ilhas. a) taxa de imigração de espécies para ilhas
grandes/pequenas, próximas/distantes. b) taxa de extinção de espécies
em ilhas grandes e pequenas e c) balanço entre imigração e extinção em
ilhas grandes/pequenas, próximas/distantes. S* é a riqueza de espécies
no equilíbrio. Fonte: Begon et al. 1996.

 Teoria Evolutiva em comunidades insulares

1. “Desarmonia” da riqueza

 alguns grupos mais bem representados: pássaros, insetos

2. Altas Taxas de Especiação

3. Altas Taxas de Endemismos

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Fragmentação de Habitats

 Fragmentos funcionam como “ilhas”

 Algumas conseqüências da fragmentação:

1. Transformação de habitats
2. Efeito de borda (vegetação e microclima diferente, efeito positivo ou
negativo na riqueza)
3. Formação de mosaicos
4. separação de populações  redução do tamanho populacional  aumenta
a chance de extinção

“Por que populações pequenas têm maior chance de extinção?”

 Eventos estocásticos: eventos aleatórios, ao acaso.

 Têm maior efeito sobre populações pequenas  aumenta a chance de
extinção
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Aula 17- Conservação & Biodiversidade

 Extinção: fato comum na vida terrestre ?

 Causas de extinção:

 superexploração por caça

 destruição de habitats

 introdução de espécies exóticas

 poluição

O QUE CONSERVAR ?

 Biodiversidade: riqueza de espécies, o número de espécies presentes

em uma unidade geográfica arbitrariamente definida.

 O que a constitui ?

“tudo que contribui para a variedade...”

A ESCALA DO PROBLEMA

 Enfoque freqüente na literatura conservacionista: taxa de extinção

de espécies em decorrência da influência humana
 Grandes incertezas nas estimativas de extinção

 Registros fósseis  a grande maioria, ou provavelmente todas as

espécies existentes se tornarão eventualmente extintas, já que mais

de 99.0% das espécies que um dia existiram estão atualmente

extintas (Simpson 1952).

 100 a 1000 sp. (0.001-0.01 %)  seriam extintas a cada ano

 BIO 131 – Ecologia Básica

Tabela 1. Número e percentagem de animais em cada táxon ameaçados

de extinção. Fonte: Begon et al. 1996.

Taxons Número de sp. Total aproximado Percentagem

ameaçadas de sp. ameaçada

ANIMAIS
Moluscos 354 105 0.4
Crustáceos 126 4 X103 3
Insetos 873 1.2 X 106 0.07
Peixes 452 2.4 X 104 2
Anfíbios 59 3.0 X 103 2
Répteis 167 6.0 X 103 3
Pássaros 1029 9.5 X 103 11
Mamíferos 505 4.5 X 103 11
TOTAL 3565 1.35 X 106 0.3

PLANTAS
Gimnospermas 242 758 32
Angiospermas 4421 5.2 X 104 9
Monocotiledôneas 925 2820 33
Dicotiledôneas 17474 1.9 X 105 9
TOTAL 22137 2.4 X 105 9
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Por que conservar ?

 Diversidade biológica não tem preço

 Verdadeiro valor econômico dos recursos naturais ?

 Valores ambientais podem ser divididos em três componentes

principais:

i) valor direto da biodiversidade;

ii) valor indireto dos aspectos da biodiversidade;

iii) valores éticos da biodiversidade.

VALOR DIRETO
 Animais e plantas: alimentos, remédios, controle biológico

 40.0% das drogas usadas mundialmente têm ingredientes ativos

extraídos de plantas e animais (aspirina: folhas do arbusto tropical

Salix alba)

VALOR INDIRETO

 polinização de plantas cultivadas

 Ecoturismo

VALOR ÉTICO
 Bases éticas para a conservação

 “...toda e qualquer espécie, mesmo sem valor econômico direto,

requer proteção.
 BIO 131 – Ecologia Básica

Onde devem ser concentrados os esforços de conservação ?

 Escala global  regiões tropicais

 Escalas locais  variável com produtividade, heterogeneidade
espacial, área do habitat, o estágio sucessional e a freqüência de
distúrbios.
 Identificação de espécies e áreas prioritárias

Áreas Protegidas

 criação de áreas protegidas  tem mostrado ser um eficiente meio de

conservar grande parte da biodiversidade ao proteger comunidades

inteiras.

Tabela 2. Padrão de estabelecimento de áreas protegidas antes e

durante o século XX. Somente áreas maiores que 1000 há foram
incluídas. Fonte: Begon et al. 1996.

Data de estabelecimento Número de áreas Total de área protegida (km2)

desconhecida 711 194 395
Pre-1900 37 51 455
1900-1909 52 131 385
191-1919 68 76 983
1920-1929 92 172 474
1930-1939 251 275 381
1940-1949 119 97 107
1950-1959 319 229 025
1960-1969 573 537 924
1970-1979 1317 2 029 302
1980-1989 781 1 068 572

 Conservação marinha ?

 32 dos 33 filos conhecidos: marinhos, 15 exclusivos

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 Prioridades conservação:
* centros de diversidade
* centros de endemismo
* “hotspots” de extinção

 Aplicações da teoria de biogeografia de ilhas

“Será que é melhor construir uma grande reserva ou um

grande número de pequenas reservas que somem a mesma área da

reserva grande ?”

Quinn e Harrison (1988)  encontraram que conjuntos de pequenas

ilhas continham mais espécies que uma área comparável composta de 1

ou 2 ilhas grandes.

Áreas Protegidas no Brasil

* Brasil: entre os três países de maior diversidade biológica do mundo

 Unidades de Conservação: 4% do território brasileiro, diferentes

biomas.

 IBAMA: Sistema Nacional de Unidades de Conservação

 Unidades de Conservação:

 UNIDADES DE CONSERVAÇÃO DE USO INDIRETO: conservação da

biodiversidade, à pesquisa científica, à educação ambiental e à

recreação.

 UNIDADES DE CONSERVAÇÃO DE USO DIRETO: conservação da

biodiversidade, onde se permite utilizar os recursos de forma

sustentável
 BIO 131 – Ecologia Básica

 PARQUES NACIONAIS NO BRASIL

“preservar atributos excepcionais da natureza, conciliando a proteção

integral da flora e fauna e das belezas naturais, com a utilização para
fins educacionais, recreativos ou científicos, sendo neles proibida
qualquer forma de exploração dos recursos naturais...”

Ameaças às Espécies

 Espécies:
 vulnerável: probabilidade de 10.0% de extinção dentro de 100
anos
 ameaçada: possibilidade de 20.0% de extinção dentro de 20
anos ou 10 gerações
 crítica se dentro de 5 anos ou 2 gerações o risco de extinção é
de pelo menos 50.0%

Ameaças às populações naturais

Superexploração

 Humanos pré-históricos: extinção de muitos grandes mamíferos por

superexploração
 Atualmente: grandes baleias e tubarões

Modificação de Habitat

O ambiente pode ser negativamente afetado pela influência humana de

3 maneiras principais:

1. Uma proporção do habitat disponível para uma espécie particular

pode ser simplesmente destruído para o desenvolvimento urbano ou
industrial ou para a produção de alimento e outros recursos
naturais;
2. O habitat pode ser degradado pela poluição a tal ponto que as
condições tornam-se impróprias para certas espécies;
3. O habitat pode ser perturbado por atividades humanas.

Espécies Introduzidas

 Invasões de espécies exóticas: introdução acidental da cobra-marrom

Boiga irregularis em Guam, uma ilha do Pacífico.
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 Combinação de fatores leva à extinção: vertebrados  perda de

habitats, superexploração e introdução de espécies

 Vórtex de Extinção

FAUNA E FLORA
Espécies em perigo

 Tráfico ilegal de espécies, destruição dos ecossistemas naturais são duas

das maiores ameaças à vida silvestre.
 Brasil: existem mais de 200 espécies de animais e mais de 100 espécies
de plantas condenadas ao desaparecimento

Algumas das espécies ameçadas:

1. Arara Azul
2. Mico Leão Dourado
3. Mogno
4. Onça Pintada
5. Panda
6. Golfinhos rotadores