ECOLOGIA DE POPULAÇÕES

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1 Universidade Federal do Paraná Ecologia ECOLOGIA DE POPULAÇÕES Aula 08

2 2010

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4 A partir de certo estágio de desmatamento a perda de diversidade de espécies cresce em ritmo acelerado

5 Por que descrever e entender a distribuição e abundancia dos organismos? Controle de espécie superpopulosas praga ; Conservar uma espécie ameaçada; Ou curiosidade (história natural); Onde pesquisar? Se forem peixes: um pequeno lago Se for insetos: uma folha, uma árvore, um pomar, uma floresta; Populações

6 O que é uma população? Uma população é definida, segundo Krebs (1986), como: um conjunto de organismos da mesma espécie que ocupam um espaço particular em um tempo determinado Odum (1988): Qualquer grupo de organismos da mesma espécie (ou outros grupos dentro dos quais os indivíduos podem intercambiar a informação genética) que ocupa um espaço determinado e funciona como uma parte de uma comunidade biótica

7 O desafio do estudo em ecologia de populações distribuição abundância do estoque crescimento recrutamento mortalidade natalidade imigração emigração

8 O desafio do estudo em ecologia de populações Imigração Natalidade Cresc/Densid Emigração Mortalidade Comportamento dinâmico Interações entre os indivíduos e seu meio

9 DISTRIBUIÇÃO sua abrangência geográfica; a presença ou ausência determina a extensão da distribuição de uma população: competidores, patógenos e barreiras geográficas podem limitar a distribuição & ABUNDÂNCIA é o tamanho de uma população em relação a uma unidade de espaço definido. Números de indivíduos ou da biomassa por área ou volume

10 Distribuição Por quê uma dada espécie está presente em um local e ausente em outro? Salmão do Pacífico - Oncorhynchus tshawytscha

11 Distribuição Por quê uma dada espécie está presente em um local e ausente em outro? Onça parda Puma concolor

12 Distribuição Por quê uma dada espécie está presente em um local e ausente em outro? Abelha Africana Apis mellifera scutellata

13 Distribuição Por quê uma dada espécie está presente em um local e ausente em outro? Barreiras de longa distância limitam a distribuição Introdução de espécies

14 Distribuição e limites ambientais Cada organismos tem seu limite ambiental; Podendo regular seus processos metabólicos (temperatura, regulação osmótica, modo de forrageamento); Mas há limites governados por variação ambiental (para cada espécie alguns ambientes podem ser muito frio, quente, salino, seco)

15 Distribuição e limites ambientais M. giganteus Pouca variação sazonal nas chuvas Chuvas no verão M. fuliginosus Domínio de chuvas de inverno M. rufus Condições quentes e secas Macropus

16 Distribuição e limites ambientais Ecelia E. californica Faixa fria e úmida no norte e fria e seca no sul E. actoni Condições de seca e quente E. farinosa Áreas mais quentes

17 a distribuição dos indivíduos dentro da população reflete a heterogeneidade de habitats e as interações sociais Ricklefs, 2003 Tipos de Distribuição uniforme (competição, territoriedade) casualizada (rara, por efeito ambiental) agrupada (baixa competição intra) gradiente (gradientes ambientais)

18 Distribuição e Interações agrupada (baixa competição intra) Arbustos Aves Cardumes Pequenos arbustos em alta densidade. Agrupados Mortalidade e crescimento reduz o agrupamento. Aleatório Competição força distribuição Regular

19 Distribuição e Interações Agrupada Aleatória Regular

20 Por que existem tantas espécies? A Terra nem sempre foi assim...

21 A deriva continental

22 Por que existem tantas espécies?

23 Como um animal ou planta chega a outros lugares?

24 IMPORTANCIA RELATIVA (% Qual é o problema de se introduzir uma nova espécie? FATORES DE EXTINÇÃO DE ESPÉCIES Alteração de Habitat Explotação Comercial Introduções de Espécie Uso/Esporte Controle de Pestes Uso/Alimento Uso/Animal de Estimação Morte por Superstição Poluição

25 Qual é o problema de se introduzir uma nova espécie? Ratos Baratas Plantas e pragas Animais para trabalho Caça Plantas comestíveis Animais domésticos Aves Patógenos

26 Qual é o problema de se introduzir uma nova espécie? Espécie introduzida é qualquer espécie ou raça, intencionalmente ou acidentalmente liberada pelo homem em um ambiente fora de sua área de distribuição original Alienígena alóctone exótica importada introduzida não nativa transferida translocada transplantada - transportada

27 Espécie exótica detectada no ambiente natural, sem aumento da distribuição e sem impactos evidentes Espécie exótica contida em ambientes artificiais isolados total ou parcialmente do meio Espécie exótica invasora no ambiente natural com compração de impactos ecológicos, socioeconômicos e/ou a saúde Espécie exótica estabelecida no ambiente natural, com ampla distribuição mas em apresentar impactos mensuráveis

28 Questões importantes sobre as invasoras Toda espécie é uma invasora em potencial? Quais fatores ou características de uma espécie em particular determinam que esta se torne uma invasora? Quais fatores ou características de uma espécie em particular determinam a intensidade dos danos ambientais e econômicos causados por sua introdução? Existem mecanismos pelos quais os efeitos de uma invasão poderiam ser previstos e/ou evitados? Algumas espécies podem causar danos maiores que outras? Quando classificamos uma espécie como invasora em potencial, o quê é levado em conta, seu papel real como modificadora de um ambiente e/ou comunidade biológica, ou os prejuízos econômicos por ela causados? Somos capazes de erradicar uma população já estabelecida ou elaborar

29 CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE INVADIDO CARACTERÍSTICAS DO AMBIENTE INVADIDO Fatores climáticos e ambientais favoráveis ESPÉCIE INTRODUZIDA (POTENCIAL INVASORA) ESPÉCIE INTRODUZIDA (POTENCIAL INVASORA) CARACTERÍSTICAS DA ESPÉCIE INTRODUZIDA CARACTERÍSTICAS DA ESPÉCIE INTRODUZIDA Taxa reprodutiva elevada Fatores Comunidade climáticos simples e ambientais - baixa diversidade favoráveis Comunidade Dominância simples de espécies - baixa especialistas diversidade Abundância Dominância de substrato de espécies de especialistas forrageamento Abundância Ausência de substrato de predadores de forrageamento Ausência Ausência de de competidores predadores Ausência Ausência de parasitas de competidores e patógenos Teia Ausência trófica de com parasitas baixa e conectância patógenos Teia Distúrbios trófica com antropogênicos baixa conectância Tolerantes Taxa reprodutiva a variações elevada ambientais Tolerantes Alimentação a variações generalista ambientais Tolerância Alimentação a parasitas generalista e patógenos Tolerância Generalista a parasitas quanto ao e patógenos hábitat Variabilidade Generalista quanto genética ao elevada hábitat Variabilidade Grande longevidade genética elevada Variabilidade Grande longevidade fenotípica Variabilidade Crescimento fenotípica rápido Presença Distúrbios de outras antropogênicos espécies invasoras + Vantagens Crescimento adaptativas, morfológicas rápido e/ou ecológicas sobre as espécies nativas Presença de outras espécies invasoras Vantagens adaptativas, morfológicas e/ou Pressão de propágulos = número de indivíduos por introdução (quantidades ecológicas ou abundância) sobre as + espécies número de nativas introduções (%eventos, incluindo as dimensionalidades espaciais e temporais) + variabilidade genética dos indivíduos introduzidos

30 INVASÃO INVASÃO POTENCIAIS CONSEQÜÊNCIAS Alterações no POTENCIAIS habitat e na CONSEQÜÊNCIAS estrutura da comunidade Alterações Introdução no habitat de e doenças na estrutura ou parasitas da comunidade Hibridização e comprometimento Introdução de da doenças identidade ou genética parasitas das populações nativas Hibridização e comprometimento Alterações da tróficas identidade e espaciais genética das populações nativas Alterações Extinção de tróficas espécies e espaciais nativas Perda Extinção da biodiversidade de espécies nativas natural Perda da biodiversidade natural

31 Qual é o problema de se introduzir uma nova espécie? COMPETIÇÃO PREDAÇÃO EXÓTICA NATIVA PARASITISMO HERBIVORIA

32 Alguns Impactos Acathina fulica Rana catesbeiana Cyprinus carpio Oreochromis mossambicus

33 Coelho europeu Orytolagus canniculus Austrália Alguns Impactos Devastaram extensas áreas de pastagem natural, competindo com espécies nativas, ex. canguru

34 Coelho europeu Orytolagus canniculus Austrália Alguns Impactos

35 Alguns Impactos Perca do Nilo Lates niloticus Lago Vitória Introduzida em 1954 visando o aumento da pesca Causou extinção de mais de 200 sps endêmicas Destruição de mata ao redor (queimada para defumar a carne) Causando eutrofização do lago Colapso da pesca artesanal

36 Alguns Impactos no Brasil Piscicultura Pesque pague - Peixamentos Cyprinus carpio Introduzida em 1882 pela comissão de pesca Cichla ocellaris Departamento de obras para a seca 1940 Plagioscion squamosissimus CESP 1940

37 Espadinha Aquariofilia Peixe dourado Lebistes Betta

38 Alterarções ambientais

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40 Parasitas Lernaea

41 Outras introduções... Mexilhão dourado Ásia

42 Alguns Impactos no Paraná IAP,2009

43 JAVALI (Sus scrofa scrofa) Alguns Impactos no Paraná Originário do norte da África e sudoeste da Ásia O primeiro relato de introdução da espécie no Estado do Paraná data da década de 1960, no município de Palmeira (MOURA-BRITTO e PATROCÍNIO, 2006). Impactos: danos em culturas agrícolas; ataques a animais de criação; transmissão de doenças, incluindo a raiva, a leptospirose e a febre aftosa; dispersão de plantas daninhas e alteração de processos ecológicos pela forma do forrageio, sobretudo de regeneração natural

44 Alguns Impactos no Paraná SAGUIS (Callithrix penicillata e Callithrix jacchus) nordeste ao norte do rio São Francisco e a leste do rio Parnaíba (Auricchio, 1995). representam um problema potencial para as populações de mico-leão-dourado e de sagüis-da-serra, bem como outros primatas e espécies que dividem o mesmo habitat.

45 ABELHA AFRICANIZADA (Apis mellifera) Alguns Impactos no Paraná Em 1956 foram trazidas ao Brasil e instaladas em Camaquã na região de Rio Claro-SP Dados da Secretaria da Saúde do Estado do Paraná demonstram que a A. mellifera está entre os animais peçonhentos que mais causam acidentes com mortes no Paraná

46 ABELHA AFRICANIZADA (Apis mellifera) Alguns Impactos no Paraná

47 Alguns Impactos no Paraná BAGRE-DO-CANAL OU CATFISH (Ictalurus punctatus) BAGRE AFRICANO(Clarias gariepinus ) podem causar alterações no habitat (revolvimento do fundo, diminuição de transparência, etc.) e na estrutura da comunidade, hibridização, perda do patrimônio genético original, alterações tróficas e introdução de doenças e parasitas (TAYLOR et al., 1984)

48 Alguns Impactos no Paraná CAMARÃO-GIGANTE-DA-MALÁSIA (Macrobrachium rosenbergii) originário da região Indo-Pacífica (Oeste do Indo-Pacífico, do Paquistão ao Vietnã, Filipinas, Nova Guiné e Norte da Austrália)

49 Alguns Impactos no Paraná TILÁPIAS (Oreochromis niloticus) No semi-árido brasileiro, por exemplo, tal espécie tem sido apontada como uma das responsáveis pela diminuição na produção pesqueira local (GURGEL e FERNANDO, 1994; DIAS, 2006). As tilápias podem modificar a estrutura da comunidade, reduzindo a abundância de microsrustáceos planctônicos, diminuir a transparência da água e aumentar a abundância de microalgas casando profundas modificações no fluxo energético e muitas vezes acusando a eutrofização das águas

50 Outras introduções... Pinus América do Norte

51 Precauções e ameaças A introdução de espécies não-nativas é uma grave ameaça a integridade dos ecossistemas naturais Apesar do Brasil ser signatário da Convenção da Biodiversidade, faltam compromissos no combate a novas introduções. PL 5989/2009 Dep. Nelson Meurer (PP PR) carpa cabeça grande (Aristichthys nobilis), carpa capim (Ctenopharyngon idella), carpa comum (Cyprinus carpio), carpa prateada (Hypophthalmichthys molitrix) e tilápia do Nilo (Oreochromis spp.), entre outras, seriam legalmente naturalizadas

52 MECANISMOS DE DISPERSÃO Atividades envolvendo o animal A espécie alvo Espécies acompanhantes Aquariofilia, animais de estimação e paisagismo Atividades de pesca e caça Atividades envolvendo os recursos hídricos Eliminação de barreiras geográficas Embarcações

53 A espécie alvo Introdução deliberada no ambiente Melhoria na pesca comercial ou esportiva ocupação de nichos vazios forrageamento experimentação controle biológico (pragas e nanismo) razões humanitárias ou culturais Escapes acidentais Cultivo Experimento Transporte

54 Espécies acompanhantes Outras espécies relacionadas Biota associada à espécie alvo Biota presente no meio ou substrato de transporte

55 Impactos 1. Alterações no habitat Especialmente entre espécies que. Pisoteio, revolvimento de fundo, cavam. Sombreiam, removem a vegetação. predam herbívoros

56 Impactos 2. Pressões bióticas Competição. Alimento, espaço e locais de desova Predação. Adultos, juvenis ou ovos Nanismo. Superpopulação e problemas na pesca

57 Impactos 3. Degradação Genética. Reduções. Hibridação

58 Impactos 4. Parasitas e patógenos Organismos associados à espécies introduzida Organismos veiculados pela água

59 Estimativa de Abundância O indicador de uma população é o número de indivíduos que ela contém; De um ponto de vista de Gestão e Conservação é importante compreender os fatores que fazem o tamanho da população variar e os processos que regulam seu tamanho. DENSIDADE E ÁREA Quanto mais baixo o nível trófico, mais alta a densidade populacional

60 Densidade Definição Número de indivíduos por unidade de área, unidade de volume ou unidade de habitat (multiplicada pela área ocupada temos o tamanho total da população) Exemplo: Densidade em unidade convencional Densidade por m 2 (ou m 3 ) Diatomáceas /m Artropoda (solo) /m Cirripédios 20/100cm Árvores 500/ha 0,0500 Ratos (campo) 250/ha 0,0250 Ratos (floresta) 10/ha 0,0010 Cervo 4/km 2 0,0040 Homem (Canada) 2/km Krebs, 1994

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62 Monitoramento de carnívoros Inst. Pró-carnívoros

63 Densidade Definição Densidade Absoluta Contagem total - censo em populações humanas, plantas e vertebrados Amostragem em quadrat ou transecção - plantas, insetos de solo Vizinho mais próximo, baseado em distâncias plantas, organismos sésseis Marcação-recaptura - vertebrados, insetos Experimentos de depleção - vertebrados, insetos

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65 Contagem parcial Densidade absoluta Contagem de indivíduos em áreas menores conhecidas - desenho experimental (amostral) ao acaso simples - unidades amostrais definida previamente e escolhidas ao acaso - contagem de todos os indivíduos em cada unidade amostral

66 Densidade absoluta Contagem parcial A2 G4 B7 L10 D12 K6 M a = 100m 2 A=15.600m 2

67 Marcação e recaptura Método de Petersen (índice de Lincon) É o método mais simples de marcação e recaptura N população (x) M amostra (32 ind)

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69 Método de Petersen Pressupostos: 1 indivíduos marcados se distribuem ao acaso 2 após marcação não deve existir recrutamento ou migração 3 indivíduos marcados não podem ser afetados (mortalidade, capturabilidade) 4 número de indivíduos marcados deve ser relevante

70 Método de Petersen Resolução: N=? M=32 n=36 m=6 - proporção de peixes marcados na população é similar à proporção destes na amostra N 32 = N = 1152 N = 192 indivíduos na população

71 N 32 = 36 6 Estimativa da população (N) N o de animais capturados e marcados na amostra S 1 no tempo t 1 No de animais capturados na amostra S 1 no tempo t 2 N o de animais marcados encontrados na amostra S 2 no tempo t 2

72 Método de depleção Envolve sobre-exploração deliberada sobre a população, com algum isolamento, em curto período de tempo Lança no eixo y de um gráfico o número de organismos removidos de uma área em amostras sucessivas; no eixo x é lançado o número total previamente removido. Os pontos recairão em uma linha reta que pode ser estendida para um ponto no eixo x, que indicará a remoção teórica de 100% da área.

73 Densidade Densidade Relativa Armadilhas - número de indivíduos capturados por unidade de tempo Ex.: ratoeiras, luz para insetos noturnos, redes. Número de bolotas fecais - No./área e taxa média de defecação por indivíduo - lebres, cervos, capivaras, etc. Freqüência de vocalização - No. de vocalização matinal por hora - aves, anfíbios, bugios, etc Peles registradas - No. de peles comercializadas - mamíferos

74 Densidade Densidade Relativa Captura por unidade de esforço - no. de peixes por hora de arraste Ex.: peixes, aves, etc Número de artefatos - No. de ninhos, exúvias, buracos, etc. - aves, repteis, insetos, etc. Questionários - registros de caçadores e pescadores - aves, peixes, mamíferos, etc Capacidade alimentar - O montante de isca consumida por unidade de tempo - mamíferos, aves, etc. Contagem em trilhas - Número de indivíduos observados por distância - aves