SINECOLOGIA. Ecologia das comunidades - Sinecologia AUTOECOLOGIA - INFLUÊNCIA SEPARADA DE CADA FACTOR AMBIENTAL / ECOLÓGICO NAS ESPÉCIES

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1 SINECOLOGIA 1 Ecologia das comunidades - Sinecologia AUTOECOLOGIA - INFLUÊNCIA SEPARADA DE CADA FACTOR AMBIENTAL / ECOLÓGICO NAS ESPÉCIES DEMOECOLOGIA - INFLUÊNCIA DOS FACTORES AMBIENTAIS / ECOLÓGICOS NA DINÂMICA DAS ESPÉCIES SINECOLOGIA - INFLUÊNCIA DA DINÂMICA DAS ESPÉCIES NAS COMUNIDADES E ECOSSISTEMAS 2

2 Ecologia das comunidades - Sinecologia 3 Ecologia das comunidades - Sinecologia COMUNIDADE conjunto de indivíduos de várias espécies que coexistem no tempo e no espaço e que tendem a adquirir um equilíbrio. ECOSSISTEMA conjunto formado pela comunidade biológica e o ambiente abiótico. Inclui a teia trófica e o ambiente físicoquímico que fornece as condições ambientais apropriadas e que actua tanto como fonte como sorvedouro de energia e de 4 matéria.

3 Ecologia das comunidades e dos Ecossistemas - Sinecologia SINECOLOGIA - Estudo das relações entre as comunidades e os ecossistemas da terra. Compreende: Relações entre os indivíduos pertencentes a várias espécies de uma comunidade abundância, dominância, constância e distribuição espacial. Dinâmica das comunidades - evolução dos grupos de espécies e a influência dos factores ambientais, sucessão ecológica. Transferência de energia e matéria entre os diversos constituintes do ecossistema teias tróficas e pirâmides de energia. 5 Factores que caracterizam as comunidades Forma e Estrutura do Crescimento P.ex. árvores, arbustos, ervas diferentes formas de crescimento determinam a distribuição vertical numa comunidade vegetal. Abundância Relativa/ Dominância espécies dominantes determinantes para as comunidades. Estrutura Trófica determina os fluxos de energia. P.ex. entre herbívoros e carnívoros. 6

4 Factores que caracterizam as comunidades Diversidade quanto maior for a homogeneidade das abundâncias das várias espécies (não há espécies dominantes), maior é a Diversidade quanto maior o nº de espécies, em princípio maior é a Diversidade 7 Diversidade em espécies Conceitos de diversidade em espécies: Riqueza em espécies: A comunidade A tem maior número de espécies do que a comunidade B. Heterogeneidade: As comunidades A e B têm o mesmo número de espécies, mas a distribuição dos indivíduos pelas espécies, na comunidade A, é mais uniforme. Esta comunidade tem maior diversidade, segundo este conceito. A comunidade C tem o mesmo padrão de distribuição que a comunidade B, mas maior n.º de espécies, tendo por isso maior diversidade. Equitabilidade: Quando as espécies na comunidade têm a mesma abundância, a equitabilidade é máxima. 8

5 Biodiversidade Diversidade Biológica Diversidade biológica: Significa a variabilidade entre os organismos vivos de todas as origens (terrestres / aquáticos) e os complexos ecológicos dos quais fazem parte. Compreende a diversidade dentro de cada espécie, entre as espécies e dos ecossistemas (Art.º 2º da Convenção sobre a Diversidade Biológica) 71_1_0001.htm 9 (Adaptado de Primack, 2002) Quantas espécies existem? (Adaptado de Primack, 2002) 10

6 Quantas espécies existem? (Adaptado de Primack, 2002) 11 Factores que influenciam a riqueza em espécies Factores correlaccionados com padrões em larga-escala da riqueza em espécies: Factor Isolamento Latitude Elevação Profundidade Precipitação Sazonalidade Maior riqueza em espécies Zonas Continentais Trópicos Baixa a média elevação Zonas menos profundas Húmido Não sazonal Menor riqueza em espécies Ilhas Zonas polares Média a alta elevação Zonas mais profundas Seco Sazonal 12

7 Variação da diversidade com a latitude (in: Primack, 2002) 13 Variação da diversidade com a latitude Alterações em função da latitude na riqueza em espécies, nos primeiros 2000 m da coluna de água no Atlântico Nordeste (20º Oeste). (in: Angel, 1994) 14

8 Variação da diversidade com a profundidade Alterações na riqueza em espécies com a profundidade, em quatro grandes grupos taxonómicos, na região oceânica a Sudoeste da Irlanda. (in Angel, ) Tipos de diversidade : α β γ variação com isolamento α 3 β α 1 α 2 γ γ β Gamma = Alpha + Beta Beta = Gamma Alpha α Alpha diversity is the species richness (for some group) in a patch of uniform habitat. Gamma diversity is the species richness of a region (or a political unit) composed of many kinds of habitats. Beta diversity is the difference in species composition in different habitats (Beta elevado significa diferenças entre habitats e indicia especialização das espécies) 16

9 Nichos ecológicos regulam a diversidade In terms of resource partitioning, there are three different ways to pack more species into a community: Increase the variety of resources (more niches) Increase the similarity of species (more niche overlap) - recursos utilizáveis pelo maior nº de espécies) Increase specialization (decrease niche breadth) - separação dos nichos) ESPECIAÇÃO 17 Diversidade e especiação Especiação alopátrica a especiação ocorre devido ao isolamento geográfico. Especiação parapátrica especiação em populações adjacentes com fluxo genético. Especiação simpátrica as espécies divergem embora ocupem a mesma área geográfica. Por exemplo, insectos que se tornam dependentes de diferentes plantas que ocorrem na mesma área. Efeito fundador ou especiação peripátrica um caso especifico de especiação alopátrica, em que uma pequena população isolada dá origem a uma nova espécie. 18

10 SUCESSÃO ECOLÓGICA 19 Alterações nas comunidades - Sucessões ecológicas Homeostase ou Clímax - factores de crescimento factores de resistência Resiliência período de tempo em que uma comunidade retorna a uma situação de equilíbrio depois de um impacto 20

11 Sucessão ecológica A sucessão ecológica corresponde à mudança gradual na composição em espécies de uma determinada área. Durante a sucessão, algumas espécies colonizam a área e tornamse mais abundantes, enquanto outras declinam ou desaparecem. Há dois tipos de sucessão: Sucessão primária: envolve o estabelecimento gradual das comunidades bióticas em solos virgens. Sucessão secundária: a mais comum, envolve o restabelecimento de comunidades bióticas em áreas onde algum tipo de comunidade biótica já existe. 21 Sucessão ecológica Nas fases iniciais da sucessão a diversidade e a biomassa aumentam. Nos estádios intermédios observamos uma grande variedade de espécies, e produtividades elevadas. No climax há um decréscimo da diversidade e da biomassa. (Adaptado de Botkin e Keller, 2003) 22

12 Sucessão e interacções entre espécies Facilitação: As plantas dos primeiros estádios de sucessão facilitam a fixação de espécies dos estádios finais. Por exemplo, os pinheiros fornecem sombra e actuam como amas para os carvalhos (oak). Conhecer a facilitação pode ser útil na recuperação de áreas degradadas. As plantas que facilitam a presença de outras devem ser plantadas primeiro. (in: Botkin & Keller, 2003) 23 Sucessão e interacções entre espécies Interferência: Por vezes algumas plantas dos estádios iniciais impedem a entrada de outras plantas, durante um período de tempo. Alguns tipos de ervas crescem densamente e impedem as sementes de árvores de alcançarem o solo e germinarem. (in: Botkin & Keller, 2003) 24

13 Sucessão e interacções entre espécies Sem interacção: Poderá acontecer que as espécies não interajam entre si e que não ocorra sucessão. As espécies pioneiras não ajudam, mas também não interferem com outras espécies. Pelo contrário, é o ambiente físico que domina, como acontece num deserto. (in: Botkin & Keller, 2003) 25 Sucessão ecológica terrestre (in Miller, 2003) 26

14 Sucessão ecológica terrestre (in Miller, 2003) 27 Sucessão primária - dunas Sucessão primária numa área de dunas recém-formadas As gramíneas constituem a comunidade pioneira em superfícies inóspitas, como a areia de dunas, visto que os seus caules rasteiros e raízes profundas possibilitam a colonização deste tipo de substrato. Sand dune succession. From left to right: lake, beach, foredune, cottonwood dune, pine dune, oak dune, beech-maple forest. (in: 28

15 Sucessão primária dunas Espécies como Ammophila arenaria permitem a deposição gradual de partículas de areia transportadas pelo vento, junto à raiz, e caules aéreos, o que conduz à modificação do habitat. Imagens: 29 Sucessão ecológica aquática Alterações na percentagem de cobertura de cinco espécies de algas que colonizaram blocos introduzidos numa zona entre marés: As espécies dos estádios iniciais, frequentemente referidas como espécies pioneiras, são geralmente caracterizadas por taxas de crescimento elevado, reduzido tamanho, elevada capacidade de dispersão (ou seja, espécies de estratégia r). Pelo contrário, as espécies dos últimos estádios de sucessão têm taxas de dispersão e de colonização menores, taxas de crescimento menores, mas são maiores e têm ciclos de vida mais longos (espécies de estratégia K). 30

16 Sucessão ecológica aquática Esquema simplificado da sequência de espécies que colonizam um sedimento virgem tal como um solo recentemente dragado: Imediatamente após a perturbação, encontram-se algumas espécies de pequenos mas abundantes poliquetas. Estes são seguidos por moluscos detrítivoros de superfície ou suspensivoros. Finalmente, são substituídos por espécies herbívoras que vivem fundo no sedimento, se alimentam de depósitos enterrados e oxidam o sedimento através das suas actividades.. (in: Valiela, 1995) 31 Sucessão ecológica aquática 32

17 Ecossistema conjunto de várias comunidades COMPONENTE ABIÓTICA Ciclos biogeoquímicos COMPONENTE BIÓTICA AUTOTRÓFICOS 33 Ecossistema conjunto de várias comunidades 34

18 Transferência de matéria e energia - Teia alimentar 35 Pirâmides ecológicas No processo de transferência entre níveis perde-se energia. Quanto mais curta for a cadeia alimentar ou quanto mais perto estiver o organismos do início da cadeia, maior é a quantidade de energia à sua disposição. 36

19 Teia alimentar vs. Pirâmide alimentar muitas interrelações mais realista - dietas mudam com a idade difícil hierarquizar níveis tróficos representação fácil boa hierarquização dos níveis troficos representação muito estática 37 Tipos de cadeia alimentares 38

20 Teia alimentar Bioacumulação 39 Eficiência ecológica das cadeias alimentares Na transição entre níveis tróficos, perdem-se 80-90% da energia absorvida Ecossistemas terrestres - eficiência ecológica é de 10% Ecossistemas aquáticos - eficiência ecológica é de 20 % MAIOR EFICIÊNCIA NOS ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS PORQUE: 1 - As cadeias ou teias alimentares de ecossistemas marinhos são normalmente mais reduzidas 2 - Não necessitam de produzir tantos elementos estruturais água é um suporte 3 - Não necessitam de regular a temperatura de forma tão acentuada menores amplitudes térmicas 4 - Produção primária fitoplanctónica mais facilmente absorvida que a produção primária terrestre. Maior eficiência na absorção de diferentes formas de N pelo fitoplâncton 40

21 Eficiência ecológica produção primária e capturas pesca Relação entre produção primária e capturas de pesca 41 Ecossistema 42