05/10/ Conceito de Nicho ecológico. Conceito de nicho segundo Joseph Grinnell (1924) Nicho ecológico inclui: Espaço Físico + Organismos

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1 Unidade 3 - Nicho ecológico e competição; Unidade 3 - Nicho ecológico e competição 3.1 Introdução; 3.2 Conceitos de Nicho ecológico; 3.3 Tipos de nicho ecológico; 3.4 Sobreposição de nichos; 3.5 Nicho vago; 3.6 Nicho ecológico e algumas aplicações na ecologia da conservação 3.7 Limites de tolerância; 3.8 Competição. 3.1 Introdução Um ecossistema natural apresenta dois componentes importantes para determinar a ocorrência das espécies. Aspectos bióticos Recursos Fatores ambientais Condições Conjunto de fatores que ao serem utilizados, diminuem sua disponibilidade para os outros indivíduos no meio. Ex: alimento, o local para fazer seu ninho (nidificação), o local de refúgio etc. A análise do uso dos recursos e condições por uma espécies é importante para o entendimento da sua ecologia. 3.2 Conceito de Nicho ecológico Nicho ecológico inclui: Conceito de nicho segundo Joseph Grinnell (1924) Espaço Físico + Organismos Seu papel funcional na comunidade (posição trófica). Sua resposta em relação aos gradientes ambientais de temperatura, umidade, ph, solo e outras condições de existência. Nicho ecológico ou ambiental: É a última unidade de distribuição ocupada por uma espécie ou organismo. A existência e persistência das espécies na natureza estão essencialmente associadas às condições ambientais. A distribuição de uma espécie é limitada apenas por um conjunto de barreiras físicas ou climáticas, raramente se referindo à limitação de recursos como um fator importante. Charles Elton (1927) Hutchinson (1957) Nicho ecológico é o lugar do animal na comunidade, ou seja, o que o animal está fazendo, qual sua Nicho ecológico corresponde a tolerância, condições e recursos necessários a um indivíduo (ou espécie) para a sua sobrevivência. relação com a comida e com seus inimigos. O aspecto mais importante desse conceito de nicho é sua natureza Nicho multidimensional pós-interativa, ou seja, define o atual lugar do organismo na natureza como consequência de interações com outros seres vivos. É o papel da espécie na comunidade, incluindo as relações tróficas. Espaço multidimensional onde as dimensões são as condições ambientais que definem a existência das espécies em um determinado local. 1

2 Mas, o quê seria um nicho multidimensional? Podemos representar graficamente o nicho ecológico de uma espécie indicando sua tolerância aos diversos fatores ambientais. É um espaço hipotético, dentro do qual cada fator ecológico tem uma dimensão própria. - A primeira dimensão poderia ser a temperatura: Para qualquer organismo, existem limites de temperatura fora dos quais a sobrevivência é impossível. Nesta dimensão de temperatura, o nicho fica definido entre um limite mínimo (m) e um máximo (M). - O segundo fator poderia ser a umidade (precipitação), e mais uma vez, o nicho ficará definido por limites mínimo e máximo. Se incluirmos no gráfico a tolerância a um terceiro fator, como a luz solar, teríamos uma representação em três dimensões, como se vê na figura abaixo. Entretanto, é impossível representar todos os fatores que compõem o nicho ecológico, pois teríamos uma representação multidimensional, algo além das três dimensões clássicas. 3.3 Tipos de nicho ecológico Nicho Fundamental: Nicho com os limites máximos possíveis, no qual um organismo pode ocupar na ausência de interações prejudiciais com outras espécies. Nesse caso a espécie interage apenas com condições abióticas, tolerância para tais condições e respostas fisiológicas à estes fatores. Nicho Realizado ou Efetivo: É o nicho verdadeiro do organismo, na situação real em que se encontra, limitado ou expandido pelas interações com outros organismos, da mesma ou de outra espécie. 3.3 Tipos de nicho ecológico... Nicho realizado pode mudar - com o tempo; - em diferentes locais acompanhando Mudanças físicas e biológicas do ambiente Mudanças em dois níveis -Curto prazo: período de vida de um organismo; -Longo prazo: duração de varias gerações. 2

3 3.4 Sobreposição de nichos: Ocorre quando duas ou mais espécies utilizam os mesmos recursos, ou seja mesmos fatores do ambiente. Sobreposição total: quando duas espécies ou mais possuem o mesmo nicho. Sobreposição parcial: com alguns recursos divididos e outros exclusivos para cada espécie. 3.5 Nicho vago: É o nicho que não é ocupado em uma comunidade. Lawton (1982;1984) estudou herbívoros presentes em uma samambaia, de grande distribuição, o Pteridium aquilinium, na Inglaterra, Novo México (Sierra Blanca) e Papua Nova-Guiné (Hombrom Bluff), classificando-os pela forma que utilizam essa planta. Existem herbívoros que usam a folha, outros usam a raquis, outros a raiz. 3.6 Nicho ecológico e algumas aplicações na ecologia da conservação O nicho das espécies pode ser descrito a partir das condições nos locais onde encontramos as espécies; Assim, pode-se prevê muito do que pode acontecer com uma espécie particular. Lawton demonstrou que em certas regiões algumas dessas relações estão ausentes (Não há em uma localidade, um herbívoro de raiz). Essa ausência, considerando que a planta continua a mesma, deveria representar que um espaço do nicho não é ocupado nesta comunidade. Mapear nichos - gerando uma nova área de pesquisa que é conhecida como Modelagem de Distribuição Potencial de Espécies (MDPE). Modelagem de Distribuição Potencial de Espécies 3.7 Limites de tolerância Definir como os fatores ambientais determinam a distribuição das espécies. Todo organismo está submetido no meio em que vive às ações simultâneas de agentes climáticos, edáficos, químicos ou bióticos. Ferramenta bastante utilizada em diversos campos de ecologia aplicada, como na: - Predição de locais com potencial para invasão de espécies exóticas; - Estimativa de mudanças na distribuição das espécies frente às mudanças climáticas e; - Identificação de localidades potenciais para a ocorrência de espécies de importância de conservação. Os organismos apresentam um mínimo e um máximo ecológicos que representam os limites de tolerância entre os quais se encontra o ótimo ecológico. Lei de Tolerância de Shelford 3

4 Limites de tolerância Classificação das espécies quanto a amplitude de tolerância ESTENOécias: para aquelas espécies com amplitude pequena; EURIécias: para aquelas espécies com grande amplitude de tolerância. Podemos assim falar de organismos estenotérmicos, eurialinos etc. Lei do Mínimo de Liebig: Justus Liebig (1840) precursor no estudo das relações entre plantas e nutrientes. Ele notou que as plantas geralmente não estavam limitadas por substâncias necessárias em grandes quantidades tais como o CO 2 ou H 2 O mas por certos elementos que são ou podem tornar-se raros no ambiente (B, Zn, P). Assim, o desenvolvimento das plantas vai depender daquele elemento essencial que estiver em concentrações iguais ou menores do que o mínimo necessário. Lei do Mínimo de Liebig...Exemplo Se em um lago, a população de plantas aquáticas submersas tem sua densidade controlada pelo baixo suprimento de CO 2, um excesso de Nitrogênio (N) ou Fósforo (P) não aumentará a quantidade de plantas. Se aumentar a quantidade de CO 2, devido a chuvas na bacia, nesse caso, a quantidade de plantas vai aumentar até que algum outro fator torne-se limitante, podendo inclusive ser um fator de pouca importância imediata como Potássio (K), Cádmio (Cd) ou Enxofre (S) Competição Dentro de uma população, os indivíduos interagem de diversas maneiras: Na forma a aumentar o sucesso de cada um dos que participam da interação. Ex: pássaros que constroem ninhos juntos; Um organismo tem vantagens e o outro desvantagens (como quando diferentes machos lutam para manter um território). Competição: refere-se a interação de dois organismos que procuram a mesma coisa (Odun, 1988). 4

5 COMPETIÇÃO... A competição é um importante fator de estruturação de comunidades, pois pode excluir algumas espécies e irá determinar quais espécies coexistirão. Tipos de competição (Ellenberg, 1982 e Louman et al., 2001) Competição intraespecífica Indivíduos da mesma espécie Interações competitivas são aquelas em que duas espécies e/ou indivíduos afetam negativamente a taxa de crescimento populacional um do outro, limitando o tamanho populacional. Seleção dos indivíduos com maior vigor. Características Originada por alta densidade de indivíduos; Uma densidade alta: > mortalidade e < natalidade. Menor competição Maior competição Número de indivíduos da população diminui. o tamanho da população se desloca até uma situação de equilíbrio entre: -Natalidade; -Mortalidade; -capacidade de carga (K) do sitio. Densidade baixa Mortalidade é menor que a natalidade População cresce Densidade igual a capacidade de carga do sitio Equilíbrio entre natalidade e morte Densidade alta Mortalidade maior que a natalidade População diminui Relação entre densidade, competição, mortalidade entre indivíduos de uma espécie (Competição intraespecífica) (Louman et al., 2001). Equação que descreve o crescimento populacional Taxa líquida de aumento populacional em função do tempo = taxa ilimitada- Efeitos dependentes da densidade r = taxa de crescimento da população se não houver falta de um recurso (diferença entre mortalidade e natalidade). K =capacidade de suporte - número de indivíduos que uma determinada área pode manter - > quantidade de recurso >K. N = tamanho populacional - se o tamanho populacional se aproxima de zero o valor entre parêntesis tende a ser próximo de 1, sendo assim qdo o tamanho da população é baixa, a competição é baixa - crescimento exponencial da população. 5

6 Competição interespecífica Espécies diferentes Equação que descreve o crescimento populacional na competição interespecífica Modelo Lotka-Volterra Estratégias de competição Competição por exploração Competição por interferência Competição pelo mesmo recurso: um indivíduo usa os recursos também usados por outros indivíduos. Um indivíduo ativamente evita que outros usem o mesmo recurso (por exemplo alelopatia). A taxa de crescimento populacional é afetada tanto pela competição intraespecífica como pela interespecífica. N1= tamanho da população da primeira espécie; N2= tamanho da população da segunda espécie. K1= capacidade de suporte do ambiente; α e β = coeficientes de competição. Coeficientes de competição Os coeficientes de competição α e β são essenciais para compreensão do modelo. Se α <1 Maior competição intraespecífica - α é a medida do efeito da espécie 2 sobre o crescimento da espécie 1; - β é o tamanho do efeito da espécie 1 sobre a espécie 2. O crescimento populacional da espécie 1 é mais afetado pela adição de um indivíduo de N1 (sua própria espécie) do que pela adição de um indivíduo da espécie competidora N2. - Estes coeficientes e as capacidades suportes (K1 e K2) são cruciais na determinação da coexistência das espécies na utilização deste modelo. Estabilidade entre as populações Uma população será estável quando assumir os valores: = valor do tamanho populacional de cada espécie quando ela atinge o equilíbrio K= capacidade de suporte; N= tamanho da população; α β= Coeficientes de competição se α for muito grande, o efeito da espécie 2 sobre a espécie 1 é muito grande, e o tamanho populacional dessa espécie no equilíbrio vai ser menor que a sua capacidade suporte. A espécie poderá ser mantida em tamanhos populacionais muito baixos ou ser excluída. Estabilidade das populações - Quanto menor for os coeficientes de competição, mais fácil será a coexistência de espécies. Para que uma população consiga atingir o equilíbrio Ex: Imagine duas espécies de aves que comem grãos e que o tamanho de grãos que comem depende do tamanho de seus bicos. -Quanto mais parecidos forem seus bicos, maior competição deve haver e maiores os coeficientes de competição. - Quanto mais diferente, menor competição e maior chance de coexistência. Isso levou Hitchinson e MacArthur a sugerirem a existência de um limite à similaridade entre espécies concorrentes A quantidade dos recursos de utilização que são compartilhados com outras espécies deve ser pequena - para isso as características dos organismos não devem ser semelhantes. 6