FUNDAMENTOS DE ECOLOGIA

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1 FUNDAMENTOS DE ECOLOGIA Luís Chícharo e Sofia Gamito 1 NICHO e HABITAT 2 1

2 Nicho ecológico (Hutchinson, 1957) Hutchinson considerou-o como um conjunto de dimensões ambientais, cada uma descrevendo um recurso ou condição, relativamente aos quais cada espécie exibe uma distribuição de frequências de desempenho, de resposta ou de utilização. The niche of a species consists of its role in the ecosystem (herbivore, carnivore, producer etc), its tolerance limits (e.g. soil ph, humidity) and requirements for shelter, nesting sites etc etc, all varying through time. In mathematical terms this can be represented by an n-dimensional hypervolume! 3 Nicho ecológico (Hutchinson, 1957) Nicho ecológico: a) a uma dimensão; b) a duas dimensões, e c) a três dimensões (Adaptado de Smith & Smith, 2001). + + O nicho ecológico é assim um conceito abstracto, dificilmente mensurável, que considera todas as condições e recursos necessários para a manutenção 4 de uma população viável 2

3 Nicho ecológico Nicho ecológico a uma dimensão - intervalo de temperatura óptima para fotossíntese de várias plantas. Nicho ecológico a duas dimensões, considerando a temperatura e a humidade, para 5 o camarão Crangon septemspinosa. Nicho ecológico O nicho alimentar de Polioptila caerulea baseado em duas variáveis, tamanho da presa e altura a que se alimenta, em relação ao solo. As linhas são definidas pelas frequências de alimentação. O nível mais elevado de resposta foi em H. (Adaptado de Smith & Smith, 2001). 6 3

4 Nicho ecológico nicho ecológico fundamental - considera o conjunto das condições e de recursos que permitem a manutenção (reprodução e sobrevivência) de uma população viável (in: Smith & Smith, 2001). nicho ecológico realizado considera o conjunto das condições e de recursos que permitem a manutenção (reprodução e sobrevivência) de uma população viável, na presença de competidores e predadores 7 Nicho ecológico PREDADORES COMPETIDORES 8 4

5 Bentos Causas da zonação Competição: Zonação de Chthamalus montagui e de Semibalanus balanoides na Escócia. (Connell, 1961 in Raffaelli e Hawkins, 1996, fig. 3.3) 9 Nicho ecológico e Habitat Habitat local onde existem as condições e recursos necessários à ocupação por uma espécie. O habitat é específico de cada organismo. Relaciona a presença de uma espécie (animal ou vegetal), com as características físicas e biológicas de uma área (in Morrison, 2002) 10 5

6 Nicho ecológico e Habitat Odum (1971) considera o habitat de uma espécie como o lugar onde a espécie vive e o nicho a ocupação ou utilização desse lugar. O habitat contém os recursos que afectam a ocupação, sobrevivência e reprodução de uma espécie, enquanto o nicho diz respeito ao acesso a estes recursos e à sua utilização. 11 Nicho ecológico e Habitat Os animais seleccionam o habitat numa escala geográfica grosseira, e seleccionam os nichos numa escala mais fina. Corredores de migração, corredores de dispersão e as zonas que o animal ocupa durante as estações de reprodução e de não reprodução pode ser considerado habitat. 12 6

7 Nicho ecológico e Habitat Cada porção de terreno tem vários habitats, em que cada habitat corresponde a uma determinada espécie Uma rocha da zona entre marés consiste em vários habitats com variados nichos: um macrohabitat pode incluir vários microhabitats cada um com vários nichos. 13 Nichos ecológicos e diversidade Tanto o tamanho do nicho como a sobreposição dos nichos são determinados pela competição interespecifica e afectam a biodiversidade (in: Krebs, 2001) 14 7

8 Nichos ecológicos e diversidade Se não há sobreposição dos nichos, o número de espécies que pode existir na comunidade é determinado pelo tamanho dos nichos. Este número será maior nas regiões tropicais onde há uma maior especialização das várias espécies. Quanto maior o tamanho médio do nicho, menor será o número de espécies na comunidade. (in: Krebs, 2001) 15 Nichos ecológicos e diversidade Quando há sobreposição dos nichos, o número de espécies na comunidade depende do grau de sobreposição média. Neste caso, quanto menor o grau de sobreposição média, menor o número de espécies na comunidade menor especialização. (in: Krebs, 2001) 16 8

9 Principio da exclusão competitiva G.F. Gause 1934 If two species, with the same niche, coexist in the same ecosystem, then one will be excluded from the community due to intense competition. 17 Nicho e Principio de Exclusão Competitiva

10 Nicho ecológico; Habitat e Migrações Alterações Nicho ecológico Mudança Habitat MIGRAÇÕES DISPERSÃO 19 MIGRAÇÃO e DISPERSÃO 20 10

11 Migração e Dispersão Migrações da população humana It is widely agreed upon that original routes of human migration began with emigrations from Africa into the Mideast, Asia, and Europe, and only much later from Asia to the Americas. Exactly when and how migrations occurred is highly debated. Nonetheless, it is clear that people encountered and overcame substantial geographic and climatic barriers, including deserts, mountain ranges, bodies of water, and glaciers 21 (especially during periodic Ice Ages). Migração e Dispersão Migrações das populações humanas para junto da costa 22 11

12 Migração e Dispersão MIGRAÇÃO: movimento activo e direccional, intencional e organizado de vários indivíduos de um local para outro Migrações invernais de aves movimento dirigido. 23 Migração e Dispersão DISPERSÃO: movimento passivo, individual e aleatório, através qual os indivíduos se afastam dos progenitores e co-específicos Componentes físicas da dispersão 24 12

13 Padrões espaciais de distribuição 25 Objectivos das migrações: porquê migrar? Objectivos principais das migrações activas: Procura de alimento Procura de par para reprodução Procura de condições adequadas para a reprodução Procura de condições ambientais mais favoráveis à sobrevivência 26 13

14 Objectivos das dispersões: Objectivos principais da dispersão: Redução da densidade num local (Ex.: relativamente aos progenitores que podem ganhar a competição) Acção de descoberta/pesquisa de novos habitats (Ex.: substrato) com retorno - Ex.: invertebrados marinhos sem retorno - Ex.: sementes; invertebrados água doce 27 Tipos de migrações com múltiplos retornos com um único retorno num único sentido com múltiplos retornos Exemplos de migrações diárias de zooplâncton, com múltiplos retornos: 28 14

15 Tipos de migrações com múltiplos retornos alimentação reprodução Exemplos de migrações com múltiplos retornos: migrações sazonais de baleias 29 Tipos de migrações com um único retorno Exemplos da migração do salmão retorno para reprodução peixe anádromo. A Anádromo - Diz-se dos peixes ou outros animais aquáticos que se reproduzem em água doce mas se desenvolvem até à forma adulta no mar, como o salmão

16 Tipos de migrações com um único retorno Exemplos da migração da enguia peixe catádromo. memória olfactiva Catádromo Diz-se que são catádromos os peixes ou outros animais aquáticos que se reproduzem no mar, mas se desenvolvem até à forma adulta em água doce, como as enguias. 31 Tipos de migrações num único sentido Geração N Geração N+1 Borboleta Vanessa atalanta (reproduz-se em ambos os extremos da migração o que permite manutenção das populações no local de origem)

17 Factores que condicionam a dispersão características do habitat - nível de consistência características do nicho ecológico - factores ambientais bióticos e abióticos características dos indivíduos - sexo dos indivíduos - características genéticas - fase do ciclo de vida - existência de estratégias de dispersão tipo de desenvolvimento larvar dormência e retardamento da metamorfose 33 Factores que condicionam a dispersão Características dos indivíduos influência da fase do ciclo de vida Diferenças na capacidade de dispersão de invertebrados marinhos e de água doce, segundo a fase do ciclo de vida 34 17

18 Factores que condicionam a dispersão Características dos indivíduos tipo de estratégia de dispersão Estratégias passivas As sementes de muitas plantas das florestas possuem: - espinhos - formas e cores atractivas - peso reduzido Dispersão de sementes de eucalipto: a) a partir de uma floresta e, b) a partir de uma árvore isolada 35 Factores que condicionam a dispersão Estratégias passivas Os ovos planctónicos de peixes e de invertebrados são ricos em substâncias lipídicas As algas planctónicas (fitoplâncton) possuem prolongamentos, espinhos e ramificações Transporte passivo em estruturas flutuantes 36 18

19 Factores que condicionam a dispersão Estratégias activas 37 Factores que condicionam a dispersão Estratégias activas Retenção de larvas de bivalves na Ria Formosa factores hidrodinâmicos + duração da vida planctónica

20 Factores que condicionam a dispersão Estratégias activas Vários estímulos são responsáveis pela selecção do local para fixação influência do comportamento larvar. 39 Factores que condicionam a dispersão Características dos indivíduos tipo de desenvolvimento larvar planctotrófico desenvolvimento larvar planctónico lecitotrófico desenvolvimento directo (não planctónico) Des. PLANCTOTRÓFICO Des. LECITOTRÓFICO PROGENITORES Des. DIRECTO Amplitude de dispersão 40 20

21 Factores que condicionam a dispersão características do desenvolvimento larvar planctotrófico ovos numerosos de pequenas dimensões pequena quantidade de vitelo por ovo larvas de pequenas dimensões e com pouco vitelo larvas planctónicas alimentam-se exogenamente exposição aos predadores maior duração da vida planctónica dependência da disponibilidade alimentar do meio This specimen of a giant spider crab, Macroregonia macrochira, was taken from 950 m on Murray Seamount on June 27, This ovigerous female was stationary on a large rock and carrying a large clutch of relatively small diameter eggs, which is typical of a planktotrophic larval strategy amplitude de dispersão muito elevada 41 Factores que condicionam a dispersão características do desenvolvimento larvar lecitotrófico menor número de ovos e de maiores dimensões maior quantidade de vitelo por ovo larvas de maiores dimensões e com muito vitelo larvas planctónicas alimentam-se endogenamente (exogenamente antes da fixação) < exposição aos predadores menor duração da vida planctónica This ovigerous female scarlet king crab, Lithodes couesi, was taken from 950 m on Murray Seamount during an Alvin dive on June 27, The relatively small amount and large diameter of eggs is typical of a lecithotropic crab's early life history strategy. < dependência da disponibilidade alimentar do meio amplitude de dispersão reduzida 42 21

22 Factores que condicionam a dispersão características do desenvolvimento directo poucos ovos de grandes dimensões grande quantidade de vitelo por ovo não há a fase de larva planctónica dos ovos eclodem juvenis completamente formados dispersão inexistente (ou quase) Bivalve Abra alba desenvolvimento directo 43 Factores que condicionam a dispersão Características dos indivíduos capacidade de dormência e retardamento da metamorfose 44 22

23 Factores que condicionam a dispersão Características dos indivíduos capacidade de dormência e retardamento da metamorfose plantas - dormência primária animais - diapausa ou dormência secundária Ex.: Artemia salina - retardamento da metamorfose Ex.: larvas planctónicas colonizaram ilhas recém-formadas no Oceano Pacífico 45 Evidências de não dispersão Retenção larvar: nerítica e oceânica estuarina Vantagens: Assegurar a reprodução Permitir a manutenção em locais favoráveis 46 23

24 Estratégia reprodutiva e dispersão MELHOR ESTRATÉGIA REPRODUTIVA descendentes polimorfismo descendentes com + sem capacidade de dispersão capacidade de dispersão Polimorfismo em diferentes espécies que se traduz pela produção de descendentes com diferentes capacidades de dispersão, na mesma geração. 47 Estratégia reprodutiva e dispersão Polimorfismo dos descendentes: Plantas do deserto Gymnarrhena micrantha Insectos com e sem asas Insectos com asas de diferentes dimensões 48 24

25 Vantagens e desvantagens da migração e da dispersão descoberta de locais com melhores condições redução da competição com progenitores reduzir taxas de extinção afastamento de locais colonizados pelos adultos (adequados à vida da espécie) afastamento de indivíduos da mesma espécie e redução da probabilidade de reprodução 49 Consequências ecológicas da dispersão Relação entre amplitude da dispersão (p.ex. como resultado do tipo de desenvolvimento larvar) e as taxas de extinção e especiação

26 Referências e bibliografia: Begon, M., Townsend, C. R. & Harper, J. L. (2006). Ecology. From individuals to ecosystems, 4 th edition. Blackwell Publishing, Malden. Morrison, M. L. (2002). Wildlife restoration. Techniques for habitat analysis and animal monitoring. Island Press, Washington. Odum, E. P. (1971). Fundamentals of Ecology. Saunders College Publishing, Philadelphia. Raffaelli, D. & Hawkins, S. (1996). Intertidal ecology. Chapman & Hall, London. Smith, R. L. & Smith, T. M. (2001). Ecology and Field Biology, 6th edition. Benjamin Cummings, San Francisco