Autoecologia S C R R C S

Transcrição

1 Autoecologia SC R RCS

2

3

4

5

6

7

8

9

10 Campos rupestres centro de diversidade de Velloziaceae

11 Campos rupestres centro de diversidade de Velloziaceae

12 Afloramentos rochosos baixa capacidade de retenção de água. Como sobreviver?

13

14 Video ressureição Xerophyta: The remarkable resurrection plant Xerophyta

15 Ramphastos toco

16 Habitat: única espécie de tucano que não vive no interior de florestas. Usam bordas de matas, florestas secundárias, savanas e campos.

17 Principais características abióticas dos habitats ocupados por tucanos. - Tucanos apresentam especializações que favorecem a sobrevivência e reprodução nos ambientes onde ocorrem? - Qual a função do seu longo bico? At the level of the organism, ecology deals with how individuals are affected by (and how they affect) their environment."

18

19

20

21 Autoecologia

22

23

24

25 Recursos e Condições O que determina a abundância e a distribuição de uma espécie? Em parte, sua tolerância a condições e sua necessidade de certos recursos Condições- fatores abióticos que variam no tempo e espaço. Não são consumidos por um organismo, nem tornam-se indisponíveis ou menos disponíveis para outros organismos. Ex: temperatura, salinidade, poluição Recursos- tudo que é consumido por um organismo. Ex: espaço, nutrientes, água, presas, buracos

26 A Natureza é multidimensional Organismos têm diferentes amplitudes em seus limites de tolerância; há uma correlação entre forma e adaptação; um organismo que tem sucesso em sobreviver representa uma integração fisiológica de todos os fatores do seu ambiente (Stanley Adair Cain 1950) "Plant (organismic) ecology is multidimensional," says Philip Grime of the University of Sheffield, U.K. "In seeking 'strategies' we are looking for universals rather than concerning ourselves with the peculiar particulars of each species."

27 Filtros Ambientais e a Comunidade Observada Pool de Espécies Filtro Histórico Filtro Fisiológico Limitações impostas pelo ambiente Filtro Biótico Interações biológicas Comunidade Observada Lambers et al., 1998

28 Filtros Ambientais e a Comunidade Observada Pool de Espécies Filtro Histórico Razões Históricas e Evolutivas Filtro Fisiológico Limitações impostas pelo ambiente Filtro Biótico Interações biológicas Comunidade Observada Lambers et al., 1998

29 Filtros Ambientais e a Comunidade Observada Pool de Espécies Filtro Histórico Razões Históricas e Evolutivas Filtro Fisiológico Limitações impostas pelo ambiente Filtro Biótico Interações biológicas Comunidade Observada Lambers et al., 1998

30 Filtros Ambientais e a Comunidade Observada Pool de Espécies Filtro Histórico Razões Históricas e Evolutivas Filtro Fisiológico Limitações impostas pelo ambiente Filtro Biótico Interações biológicas Comunidade Observada Lambers et al., 1998

31 Filtros Ambientais e a Comunidade Observada INTERAÇÕES ECOLÓGICAS CONDIÇÕES RECURSOS

32 Performance do Indivíduo Condições Podem ser alteradas mas nunca consumidas... Em resumo: Influenciam o funcionamento dos organismos vivos Reprodução Crescimento Sobrevivência S C R R C Intensidade da Condições

33 Condições Distribuição Global de Biomas Padrões Globais de Temperatura e Preciptação

34 Condições Rio Negro Amazônia: Ambientes Ácidos ph 3-5

35 Condições Manguezal: Ambientes Salinos Concentração de sal dependente da oscilação das marés

36 Performance da Espécie Condições Reprodução Crescimento Sobrevivência S C R R C S

37 Condições Crangon septemspinosa

38 Condições S C R C R R C S C R R C S C R R C S CR

39 Condições S C R C R R C S C R R C S C R R C S CR

40 Condições S C R C R R C S C R R C S C R R C S CR

41 Monção sazonal Chuva o ano todo

42 Condições

43 RECURSOS Qualquer componente do ambiente (vivo ou não vivo) que pode ser utilizado e potencialmente esgotado por um organismo Uma vez consumido, essa fração do recurso fica indisponível para outros organismos até que o consumidor libere ou morra. Efeito na Interações Ecológicas Intraespecífica Interespecífica

44 RECURSOS Radiação solar ABIÓTICOS

45 RECURSOS ABIÓTICOS Radiação solar Estratificação

46 RECURSOS ABIÓTICOS Radiação solar

47 RECURSOS ABIÓTICOS CO2 Luz Água Nutrientes Recurso hídrico: Nicho integrador (Silvertown, 2004) Balanço Hídrico Satisfatório

48 RECURSOS Água Recurso hídrico: Nicho integrador (Silvertown, 2004) Balanço Hídrico Satisfatório

49 RECURSOS RECURSOS BIÓTICOS Quimiossintetizantes CO 2 Água Luz Fotossíntese Líquida Compostos Orgânicos Nutrientes Fonte de Energia para todos os organismos heterótrofos

50 RECURSOS RECURSOS BIÓTICOS Heterótrofos Saprófitos Predadores Parasitas Generalistas ou Especialistas Todos os organismos são competidores intra e interespecíficos

51 RECURSOS Considere o organismo como um sistema integrado

52 RECURSOS Organismo como um sistema integrado: Como os recursos são utilizados? captura transporte utilização estoque perda

53 RECURSOS Condições Mais uma dimensão nessa natureza multidimensional

54 Nicho Ecológico Hipervolume N dimensional Proposto por Hutchinson (1957). Refere-se aos limites de tolerância e requerimento em relação as condições e aos recursos, e que sofre influência das interações ecológicas. O nicho não é um local, mas sim uma ideia

55 Como você se sente?

56 Performance da Espécie Como você se sente? Reprodução Crescimento Sobrevivência S C R R C S

57 Performance da Espécie Como você se sente? Reprodução Crescimento Sobrevivência S C R R C S

58 Estresse - restrição externa que limita a taxa de produção de matéria seca (condições ou recursos limitantes tais como luz, água, temperatura) Agente externo x resposta do organismo ao agente externo

59 Aclimatação Aclimatação versus adaptação 1) Curto prazo - respostas rápidas - poucos minutos após mudança ambiental; geralmente reversíveis. Ex: aumento da atividade enzimática em resposta a aumentos na temperatura 2) Longo prazo - respostas surgem após dias ou semanas após a mudança; geralmente envolvem alterações nos padrões de expressão gênica, realocação de recursos, mudanças morfológicas; não são imediatamente reversíveis e podem levar a um fenótipo diferente.

60 Exemplos: Sombra x sol - tamanho de folhas, inclinação foliar

61 Estresse hídrico

62

63 Aclimatação versus adaptação Aclimatação = fenotípica Adaptação respostas adaptativas ocorrem em maiores escalas de tempo várias gerações de uma população. Mudança genética (seleção natural), adaptando uma população a um novo ambiente. Não necessariamente os organismos estão adaptados aos seus ambientes atuais, sugerindo intenção ou previsão. Organismos foram moldados (por seleção natural) por ambientais passados

64 Aclimatação versus adaptação Aclimatação = fenotípica Adaptação Clusia hilariana está adaptada para viver em áreas secas Neste caso, a palavra adaptada não diz nada sobre como as características foram adquiridas. X está adaptado para viver em Y significa que o ambiente Y proveu forças de seleção natural que afetaram a vida dos ancestrais de X moldaram e determinaram a evolução de X.

65 Aclimatação versus adaptação Aclimatação = fenotípica Adaptação = genotípica Características atuais de organismos Refletem sucessos e falhas dos ancestrais. Aptos aos ambientes presentes pois tais ambientes tendem a ser similares aos do passado Reflete forte correspondência entre os organismos e seu ambiente. Exemplos: Boto e Baiji

66 CEREBRO GRANDE: DIETA VS. COMPLEXIDADE SOCIAL?

67 Aclimatação versus adaptação Respostas adaptativas podem envolver fenologia, crescimento, desenvolvimento, morfologia, bioquímica, etc... Aclimatação e adaptação têm custo?

68 Trade-off Demanda Conflitante As adaptações dos organismos às condições ambientais frequentemente afetam múltiplas funções ecológicas, levando a trade-offs relacionados.

69 Trade-off Demanda Conflitante

70 1) Plantas transpiram água pelos estômatos. Quais são os efeitos disso sobre a regulação de temperatura das folhas. Qual é o trade-off da regulação transpiratória da temperatura em termos da atividade fisiológica da folha? 2) Os animais podem aquecer mais eficientemente seus corpos pela absorção da radiação solar se apresentarem uma cor escura. Muitos animais, entretanto, não são escuros, mas ao invés tem uma coloração próxima ao do seu hábitat. Que trade-off existe entre a coloração animal e a troca de calor?

71 Custo de Investimento em X Trade-off Demanda Conflitante Crescimento Raiz/Parte Aérea Defesa/Habilidade Competitiva Tamanho da Semente / Performance da Planta Tamanho da Semente / Dormência Custo de Investimento em Y Razão de crescimento / Retenção de Nutrientes ESTRATÉGIAS ECOLÓGICAS DO ORGANISMOS

72 Habilidade Colonizadora r Trade-off Demanda Conflitante Estratégia r e K Habilidade competiva K r K Ambientes imprevisíveis, ou com curto período favorável à aptidão dos organismos. Seleção favorece crescimento rápido em biomassa e número de indivíduos Ambientes com poucas flutuações ambientais. Seleção favorece maior eficiência na utilização dos recursos Adaptações que aumentam a capacidade competitiva de um organismo e sua eficiência. MacArthur, 1972

73 Trade-off Demanda Conflitante Estratégia r e K

74 Traços previsíveis de seleção r e K r Tamanho pequeno, reprodução precoce, geralmente semelparas (reprodução mais curta ou única), alto investimento reprodutivo. Investimento: menos em crescimento e mais em reprodução.

75 Traços previsíveis de seleção r e K K Grande tamanho, reprodução tardia, iteroparidade (reprodução mais longa), baixo investimento reprodutivo porém com proles tamanho maior.

76 Traços previsíveis de seleção r e K

77 r versus K Duas dimensoes suficiente?

78 Estratégia CSR para Plantas Estratégia Ecológica: Grime (1974) introduziu o conceito de estratégia adaptativa como um conjunto de caracteres genéticos similares ou análogos que reaparecem amplamente entre as espécies ou populações diferentes e as levam a exibir uma ecologia similar. "Plant (organism) ecology is multidimensional, in seeking 'strategies' we are looking for universals rather than concerning ourselves with the peculiar particulars of each species."

79 Estratégia CSR para Plantas

80 Raunkiaer (1934) grau de proteção das? gemas vegetativas na estação desfavorável Apenas uma dimensão do nicho?

81 Fisionomia Traços faciais - personalidade por derivação de sentido, também a cara da vegetação Lavater é a aparência geral, grosseira da vegetação, resultante do predomínio de plantas com uma certa forma, como por exemplo, erva, arbusto ou árvore

82 Quais carcteristicas dos organismos análogos aos traços faciais que permitiriam descrever as estratégias ecológicas dos organismos? TRAÇOS Características mensuráveis e bem definidas, correlacionadas com as variáveis do sistema que determinam o nicho das espécies. Essas características tem grande importância no estabelecimento, sobrevivência e reprodução e foram selecionadas pela Seleção Natural. Os traços tem forte correlação com as estratégias evolutivas dos organismos.

83 TRAÇOS E GRUPOS FUNCIONAIS CARACTERÍSTICAS COM SIGNIFICADO ECOLÓGICO ATRIBUTOS FOLIARES ATRIBUTOS DAS MADEIRAS ATRIBUTOS DAS RAIZES Observar os trade-offs gerais nos traços funcionais como uma maneira de contrastar os eixos de diferenciação para uma classificação funcional (Grime 1979; 2001)

84 Qual é o tempo de vida das folhas das plantas da Caatinga e do Cerrado? Onde encontraremos maior profundidade de raízes?

85 ATRIBUTOS FOLIARES

86 Profundidade máxima das raízes (m) ATRIBUTOS DAS RAIZES Profundidade Boscia albitrunca: 68 m Acacia erioloba: 60 m Plantas Freatófitas Kalahari, Botswana Canadell et al., 1996 (Oecologia)

87 TRAÇOS E GRUPOS FUNCIONAIS Visão Fisionômica Categorias Discretas Continuun de Variação Funcional GRUPOS FUNCIONAIS Visão Funcional

88 RECURSOS CONDIÇÕES ESTRESSE Aclimatação versus Adaptação ESTRATÉGIAS ECOLÓGICAS DOS ORGANISMOS TRAÇOS FUNCIONAIS

89 Perguntas recentes na área? Quais características de organismos serão determinantes na tolerância destes frente à flutuações ambientais? Como propriedades dos ecossistemas e comunidades poderiam ser afetadas por mudanças ambientais? Quais os principais traços que permitem que espécies se (re)estabeleçam em comunidades?

90 PROJETOS CAMPININHA