Modelagem de Ecossistemas TX-770 (2012/01)

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1 (EDITAL) a Lista de Eercícios Prof. Marcelo Risso Errera, Ph.D. Departamento de Engenharia Ambiental tel: (4) marcelo.errera@yahoo.com.br Modelagem de Ecossistemas TX-770 (202/0) OBJETIVOS: Revisão e guia de estudo para noções básicas em Ecologia Parte A Leitura: Capítulos e seções de ODUM, Eugene P. Ecologia. Ed. Guanabara Koogan, 988. Capítulo Capítulo 2 Seções, 2, 3, 4 e 6. Capítulo 3 Seções, 2, 3 e 8. Capítulo 6 Seção Capítulo 7. Parte B Questões conceituais (As questões conceituais abaio devem ser respondidas utilizando próprias palavras no máimo em três linhas) ) Apresente sua melhor definição para os termos abaio: ) ecossistemas 2) habitat 3) comunidade 4) população 5) seleção natural 6) adaptação 7) valor adaptativo 8) nível ou unidade ecológica 9) propriedade emergente 0) modelagem e simulação de sistemas ) homeostase 2) longevidade potencial e realizada 3) Eperimentos de transplante ou transplantação 4) Tabela de Vida dinâmica (coorte) e estática 5) Potencial biótico de uma população 6) Taa instantânea de crescimento 7) Sobrevivência específica 8) Natalidade específica 9) Fertilidade e fecundidade 20) Lei do Mínimo de Leibig 2) Lei da Tolerância de Shelford 22) Curva de sobrevivência de uma população 23) Tabela estática de vida versus Tabela de vida por grupos 24) Taa líquida reprodutiva 25) Gerações discretas e gerações contínuas (superpostas) 26) competição 27) predação 28) herbivoria 29) parasitismo 30) mutualismo 3) nicho ecológico 32) resposta numérica, funcional e agregativa de predadores 33) predadores monófagos

2 34) tempo de manuseio de presa 35) modelo SIR para estudo de epidemias (doenças e hospedeiros) 36) fator regulador de tamanho de população 37) hipótese Gaia 38) Riqueza biológica numa comunidade 2) Comente: ) Capacidade intrínseca de crescimento, potencial biótico de crescimento, e taa instantânea de crescimento realizado 2) taa média de crescimento anual 3) Fatores que influenciam a capacidade nata de crescimento ou o potencial biótico de crescimento 4) comunidade biótica 5) sistema ecológico 6) nível trófico e fluos de energia e materiais 7) resistência e elasticidade em estabilidade de ecossistemas 8) meios de auto-controle 9) densidade populacional 0) natalidade e sua taa ) mortalidade e sua taa 2) emigração e imigração 3) Taa finita de crescimento populacional 4) Capacidade máima de suporte 5) medidas de densidade absoluta 6) composição das populações 7) nem toda relação planta-herbívoro é desfavorável às plantas 8) vantagens e desvantagens entre defesas químicas e estruturais das plantas 9) equilíbrio em sistemas predador-presa 20) diferenças entre o modelo de Lotka-Volterra e o de Rosenweig- MacArthur 2) competição, nicho e e covolução 22) teoria de seleção-r e seleção-k Parte C Questões conceituais. Descreva a seqüência lógica de um eperimento de transplante no estudo de processos ecológicos que determinam distribuição geográfica das espécies. 2. Segundo a teoria da evolução mais aceita atualmente, qual é o papel de processos ecológicos? 3. Quais são fatores básicos que influenciam na variação da densidade populacional? 4. Descreva três tipos de curvas de sobrevivência. 5. Quais são as condições ecológicas e demográficas que podem levar uma população a um crescimento geométrico? 6. Quais as diferenças entre fator limitante e fator regulatório na regulação de populações naturais? 2

3 Parte D Problemas simples (apresente memorial de cálculo) ) (Tabela de Vida) Complete as seguintes tabelas de vida: Idade em anos () Organismos observados na faia etária (n ) Proporção de sobreviventes (l ) Número de mortos dentro do intervalo etário a + (d ) Taa de mortalidade (q ) Idade em anos () Organismos observados na faia etária (n ) Proporção de sobreviventes (l ) a cada 000 Número de mortos dentro do intervalo etário a + (d ) a cada Taa de mortalidade (q ) a cada 000 2) Determine a taa líquida reprodutiva (R 0 ) de uma população com gerações discretas que segue o seguinte quadro de natalidade e sobrevivenciamento: l b 0,00 0,0 0,85,5 2 0,65 2,5 3 0,30 6,5 4 0,5 3,5 5 0,00 0,0 3

4 3) Complete a tabela de vida abaio e comente a curva de sobrevivência desta população? organismos de bionomia simples Idade em anos () Organismos observados na faia etária (n ) Proporção de sobrevivente s (l ) no início do intervalo a + Número de mortos dentro do intervalo etário a + (d ) Taa de mortalid ade (q ) 3) Ainda sobre a população da tabela acima, observa-se o seguinte cronograma de fertilidade. Pergunta-se qual seria a taa líquida reprodutiva desta população? Qual faia etária deia a maior contribuição para a geração seguinte? Qual seria o tamanho da população da quarta geração partindo de uma população inicial de 00 indivíduos? b 0 0,5 2 2,5 3 6,5 4 3, ) Uma população de bionomia simples e gerações discretas foi estudada e obteve-se o gráfico abaio. A população inicial é de 00 indivíduos. Pergunta-se: a. De quanto será a densidade populacional na quarta geração? b. De quanto será a densidade populacional na centésima geração? c. Qual a tendência da evolução desta população após muitas gerações? (faça um esboço) 3.0 R (taa líquida reprodutiva) densidade populacional (N) 4

5 Parte E) Sobre matriz de Leslie 0) Descreva as hipóteses para se estabelecer um modelo matricial de projeção de populações. ) Dado o sistema matricial abaio, descreva: a) o significado de cada argumento das matrizes e vetores e b) como se determinam as entradas da matriz de Leslie com base na Tabela de Vida. n0 n n 2 F0 = P 0 F P F2 n0 0 n 0 n t+ 2 t 2 0 t Os valores de F dependem de como se realiza a amostragem em relação a temporada de reprodução. Apresente as epressões para os seguintes casos: a) Amostragem pré-natal de nascimentos por temporadas (pulsos) (os jovens daquele período ainda não estão presentes) b) Amostragem pós nascimentos por temporadas (pulsos) c) Apresente uma proposta de como seria se fosse com nascimentos em fluo contínuo Escreva a epressão matricial para a evolução da densidade populacional após p intervalos de tempo quando o quadro de fecundidade e sobrevivência não se altera.. 2) Dado quadro de fertilidade e sobrevivência abaio, e uma população (densidade) n 20,0,40, 30 distribuída etariamente como ( ) T 0 = para cada 00 indivíduos fêmeas, determine a densidade no próimo período e a razão finita de variação. n s b F b = natalidade específica das fêmeas na faia etária, ou tamanho médio da prole de fêmeas por fêmea na faia etária Considerando uma proporçãp ½ a ½ entre machos e fêmeas, quantos períodos passariam até a população qadruplicar? 5

6 3) Considere a tarefa de estabelecer uma população viável (pesquise a definição) de caribus (Rangifer tarandus) nos EUA. São soltos 80 caribus numa área de habitat ideal desocupada. Considera-se uma proporção de ½ a ½ de machos e fêmeas, fecundidade em eventos discretos de reprodução (pulsos) e amostragem anual pósnatal. O quadro de sobrevivência e fedundidade específica para as fêmeas estruturado por faias etárias é apresentado abaio. Na mesma tabela apresenta-se a distribuição etária (n ) do grupo inicial (t=0) liberado na nova área. age () n S b F l l b l b C = n /n total Questões: a) Complete a tabela de vida ampliada. Estime a taa finita de crescimento quando a estrutura etária estiver estabilizada e determine qual seria esta estrutura. b) Estime o tamanho e a estrutura etária da população de caribus para os dois primeiros anos com e sem apoio da matriz de Leslie (à mão). c) Estime o tamanho e a estrutura etária da população de caribus para 0 anos seguidos utilizando suporte de calculadora matricial, planilha de dados, aplicativos, ou linguagem de programação. d) Construa um gráfico comparativo da estrutura etária inicial e da estrutura estável e um outro gráfico mostrando a evolução da taa finita de variação do tamanho da população. e) Este modelo de crescimento poderia ser utilizado por longos períodos? Justifique sua resposta. 4) Sobre a população acima, após instalação de um empreendimento próimo sistema, a sobrevivência deverá cair 30% para os dois primeiros grupos etários e 50% na fertilidade geral. Duas técnicas de manejo desta população estão cogitadas: (a) levará uma recuperação da sobrevivência do primeiro grupo etário e outra (b) levará a recuperação de 25% das taas de fertilidade. f) Apresente um gráfico com a projeção da evolução das densidades nos três casos e eplique as diferenças? g) Qual técnica de manejo deverá ser adotada para a recuperação da população? Justifique sua resposta. --- ### ---- Curitiba, 0 de abril de 202 Marcelo Risso Errera, Ph.D. 6