Ecologia Geral (ECG33AM) Estrutura populacional (crescimento e dinâmica populacional)

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1 Ecologia Geral (ECG33AM) Estrutura populacional (crescimento e dinâmica populacional)

2 A dinâmica populacional crescimento e regulação do tamanho populacional Quando se menciona um aumento do tamanho populacional, está se referindo a um aumento da densidade populacional. Densidade populacional: refere-se ao número de indivíduos por unidade de área ou volume.

3 A População - parâmetros 1. Tamanho populacional 2. Densidade 3. Taxa de crescimento 4. Taxa de mortalidade 5. Taxa de natalidade 6. Distribuição etária (pirâmide de idade) 7. Fecundidade 8. Potencial biótico (crescimento exponencial) 9. Curva de crescimento

4 A População - parâmetros 1) Tamanho populacional 2) Densidade 3) Taxas de crescimento TEMPO!! a) Número de novos indivíduos que aparecem num determinado tempo. 4) Taxa de mortalidade 5) Taxa de natalidade 6) Distribuição etária (pirâmide de idade) 7) Fecundidade 8) Potencial biótico (crescimento exponencial)

5 - Taxa de Natalidade: número de nascimentos durante certo tempo num determinado local T a = n de nascimentos Tempo

6 A População - parâmetros 1) Tamanho populacional 2) Densidade 3) Taxas de crescimento 4) Taxa de mortalidade a) Número de mortos num determinado tempo. 5) Taxa de natalidade 6) Distribuição etária (pirâmide de idade) 7) Fecundidade 8) Potencial biótico (crescimento exponencial) 9) Curva de crescimento

7 - Taxa de Mortalidade: número de mortes durante certo tempo T m = n de mortes Tempo Taxas de natalidade e mortalidade são influenciadas por diversos fatores como disponibilidade de alimento e clima.

8 Dinâmica de populações Somente taxas de natalidade e taxas de mortalidade influem na densidade populacional? natalidade imigração Densidade populacional mortalidade emigração

9 Dinâmica das Populações Fatores que aumentam a densidade populacional: natalidade e imigração Fatores que diminuem a densidade populacional: mortalidade e emigração

10 Relações com a dinâmica populacional N+I > M+E CRESCIMENTO N+I < M+E DIMINUIÇÃO N+I = M+E ESTABILIDADE Onde: Natalidade (N) Imigração (I) mortalidade (M) emigração (E)

11 A População - parâmetros 1) Tamanho populacional 2) Densidade 3) Taxas de crescimento 4) Taxa de mortalidade 5) Taxa de natalidade 6) Distribuição etária (pirâmide de idade) 7) Fecundidade 9) Curva de crescimento 8) Potencial biótico (crescimento exponencial) Potencial reprodutivo da espécie. Se uma população não apresenta limitações ambientais Ela tende a crescer exponencialmente. 1 gera 2 que gera 4 que gera 8 que gera 16...

12 Crescimento populacional Crescimento exponencial N tempo

13 Crescimento exponencial

14 A População - parâmetros 1) Tamanho populacional 2) Densidade 3) Taxas de crescimento 4) Taxa de mortalidade 5) Taxa de natalidade 6) Distribuição etária (pirâmide de idade) 7) Fecundidade 8) Potencial biótico (crescimento exponencial) 9) Curva de crescimento Crescimento observado. Sempre aquém do potencial, devido às limitações ambientais.

15 Crescimento populacional Crescimento logístico N tempo

16 FATORES QUE REGULAM O CRESCIMENTO POPULACIONAL Crescimento da população POTENCIAL BIÓTICO (capacidade de reprodução) Para limitar esse crescimento sem fim, o meio ambiente impõe barreiras naturais (resistência ambiental). Resistência ambiental: espaço, alimento, clima, predatismo, parasitismo, competição, resíduos.

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19 A CURVA S Por meio da análise de curvas de crescimento populacional pode-se ter uma noção da dinâmica do processo de crescimento da população. A curva S é a de crescimento populacional padrão e esperada para a maioria das populações existentes na natureza (inclusive população humana).

20 A CURVA S

21 A CURVA S CRESCIMENTO LENTO: fase inicial. Ocorre o ajuste dos organismos ao meio de vida. CRESCIMENTO EXPONENCIAL: rápido crescimento. ESTABILIZAÇÃO: não apresenta mais crescimento.

22 Curva de crescimento da população humana

23 a) b) Quais são os dois processos de crescimento populacional representados no gráfico (a e b)? Qual a relação destes dois processos com potencial biótico de uma população e resistência ambiental?

24 Dinâmica Populacional e Metapopulações

25 O tamanho das populações naturais é constante? Não. A flutuação é a regra para as populações naturais. As densidades populacionais flutuam principalmente em função da magnitude da flutuação do ambiente e a estabilidade inerente da população. As populações diferem em sua sensibilidade à mudança ambiental e nos tempos de resposta de suas populações. Exemplo: algas verdes e diatomáceas X carneiros

26 Flutuação populacional de fitoplâncton As vidas das células dessas algas unicelulares duram somente alguns dias, portanto são populações extrinsecamente instáveis, mudando rapidamente com as alterações ambientais.

27 Flutuação populacional de carneiros Populações de carneiros possuem uma alta estabilidade intrínseca, devido ao seu maior porte, mais tempo de vida, e a população apresenta melhor resistência aos efeitos fisiológicos da variação ambiental.

28 Populações de espécies semelhantes não respondem da mesma forma aos fatores ambientais!! Suas populações são governadas independentemente por fatores ambientais diferentes, talvez parasitas especializados ou patógenos!! Populações de quatro espécies de mariposas, vivendo no mesmo ambiente, se alimentando das mesmas plantas, têm flutuações populacionais diferentes.

29 Variação temporal afeta a estrutura etária das populações A variação temporal na dinâmica populacional frequentemente deixa sua marca na estrutura etária de uma população isto é, nas frequências relativas dos indivíduos de cada idade. No exemplo, a variação na composição etária de amostras da captura de um peixe comercial entre 1945 a 1951, mostraram que em 1944 houve um ano excelente para a reprodução e recrutamento. Isso está particularmente visível na dominância desses indivíduos em 1947 (aos 3 anos), em 1948 (aos 4 anos) e 1949 (aos 5 anos).

30 Metapopulações

31 Metapopulações Populações discretas conectadas pelo movimento dos indivíduos. Conjuntos de subpopulações conectadas por movimentos ocasionais de indivíduos entre elas.

32 Em qualquer tempo, algumas manchas de habitat adequado podem ser ocupadas, enquanto outras não. Estas corujas do sul da Califórnia estão distribuídas em uma metapopulação. As áreas escuras no mapa representam manchas de habitat, e os números próximos a elas as capacidades de suporte estimadas das manchas.

33 Dinâmica de metapopulações Dinâmica de metapopulações são representadas pelo balanço entre colonização e extinção entre as manchas de subpopulações.

34 Habitats Fonte Sucesso reprodutivo local maior que a mortalidade local. Produzem um EXCEDENTE de indivíduos, que precisam se dispersar de onde nasceram para se fixar e acasalar.

35 Habitats Poço Onde a mortalidade excede o sucesso reprodutivo. Populações poderiam se extinguir. Migração de organismos excedentes da mancha fonte para a mancha poço mantém as populações num aparente equilíbrio demográfico.

36 Em paisagens naturalmente heterogêneas e fragmentadas: Grupos de indivíduos em cada mancha discreta podem ser extintos em algum ponto no tempo......mas a mancha pode ser recolonizada por indivíduos de uma mancha próxima, se houver um corredor navegável ligando as manchas. Isso tem implicações conservacionistas os chamados corredores ecológicos.

37 Metapopulações e fragmentação O entendimento das metapopulações tornou-se recentemente uma das ferramentas mais importantes da ecologia para a compreensão da dinâmica das espécies que vivem em habitats fragmentados. Os modelos de metapopulações nos ajudam a manejar e conservar as populações que não podem se mover prontamente através de uma paisagem fragmentada. O caso (ou descaso?) do mico-leão dourado

38 Metapopulações Fatores relevantes para o manejo de metapopulações: - A remoção de manchas vazias é quase tão detrimental que de manchas ocupadas. - Na maior parte do tempo a maioria dos habitats estão mais vazios que ocupados. - Decréscimo na taxa de dispersão por isolamento é problemático, porque a sobrevivência da espécie depende mais das taxas de dispersão para outras manchas do que das taxas de natalidade e mortalidade

39 Metapopulações (o caso do musaranho nas ilhas) O isolamento da ilha parece não interferir, pois parece que os musaranhos podem atingir as ilhas mais distantes tão facilmente quanto as mais próximas. Porém as populações de musaranhos não conseguem se estabelecer em ilhas menores do que 1 hectare. Manchas maiores podem sustentar subpopulações maiores, que têm menores probabilidades de extinção do que subpopulações sustentadas por manchas menores!

40 Efeito resgate A imigração proveniente de subpopulações grandes e produtivas é capaz de evitar que subpopulações declinantes diminuam para valores muito pequenos e por fim se extingam. Este fenômeno é conhecido como efeito resgate. A sobrevivência das subpopulações aumenta na presença de subpopulações vizinhas mais numerosas, e consequentemente taxas de colonização mais altas.

41 Colonização e Extinção Colonização ocorre rapidamente em uma escala local, ou seja, áreas desprovidas de organismos poderiam ser recolonizadas rapidamente. EX.: 26 agosto de 1883 Ilha de Krakatoa destruída por vulcanismo (ilha mais próxima não esterilizada localizava-se a 40 km)

42 Colonização e Extinção Colonização ocorre rapidamente em uma escala local, ou seja, áreas desprovidas de organismos poderiam ser recolonizadas rapidamente. EX.: 26 agosto de 1883 Ilha de Krakatoa destruída por vulcanismo (ilha mais próxima não esterilizada localizava-se a 40 km) mortos fumaça e poeira a até 27 km de altura explosão foi ouvida a mais de km marés de 55m eliminação de toda a forma de vida

43 Colonização e Extinção Colonização ocorre rapidamente em uma escala local, ou seja, áreas desprovidas de organismos poderiam ser recolonizadas rapidamente. EX.: 26 agosto de 1883 Ilha de Krakatoa destruída por vulcanismo (ilha mais próxima não esterilizada localizava-se a 40 km) 9 meses após uma espécie (aranha) 36 meses após: cobertura por algas + 11 spp samambaias +15 spp de angiospermas 10 anos após: primeiras espécies de palmáceas 25 anos após: 263 espécies palmáceas 50 anos após: 47 spp de vertebrados terrestres (ratos, morcegos, aves, lagartos e cobras

44 Tamanho populacional X extinção Apenas devido ao acaso, toda a população experimenta variações nos nascimentos e nas mortes durante qualquer intervalo de tempo específico. Isso causa o que é conhecido como variação estocástica, ou randômica, no tamanho da população. A magnitude desta variação varia inversamente com o número de indivíduos na população.

45 Tamanho populacional X extinção Populações muito pequenas, como aquelas isoladas em fragmentos restritos de habitat, podem se extinguir apenas devido ao acaso se passarem por uma série de anos muito ruins. Este fenômeno é chamado de extinção estocástica, e embora seja relativamente improvável, exceto para as pequenas populações, sua probabilidade aumenta com a fragmentação de habitats adequados. É, em particular, uma ameaça para as espécies como os grandes predadores, que normalmente têm densidades populacionais baixas.

46 Extinção estocástica A probabilidade de extinção aumenta com o tempo (t) mas diminui em função do tamanho inicial da população (N). Neste exemplo, as taxas de natalidade e de mortalidade são assumidas como sendo iguais a 0,5.

47 Extinção estocástica Extinções estocásticas ocorrem frequentemente, principalmente em metapopulações e em ilhas. Uma mancha, ou uma ilha, pode ter populações muito pequenas, que são extintas estocasticamente. Alguns anos depois, aquela mancha ou ilha pode novamente ser povoada por uma população daquela espécie a partir da colonização de indivíduos vindos de outra população. Atenção: não confundir extinção estocástica com uma extinção definitiva de uma espécie!! Estamos falando de extinções de populações e não da extinção de uma espécie.

48 Bibliografia da aula Para auxiliar nos estudos! Capítulo 12 Dinâmica temporal e espacial das populações Livro: Ricklefs A economia da natureza, 6ª Edição

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