Ecologia Aplicadaaula 4

Dinâmica de populações

Dinâmica de populações

Dinâmica de populações• População é o conjunto de indivíduos da mesma

espécie que dividem o mesmo hábitat.• Características das populações: Densidade

populacional, Taxa de natalidade, taxa de mortalidade, distribuição etária; relações de interdependência, dispersão, etc.

• Fator limitante: é qualquer fator ecológico, biótico ou abiótico que condiciona as possibilidades de sucesso de um organismo num ambiente, impedindo que a população cresça acima de certos limites.

• Intervalo de tolerância de cada espécie em relação a cada fator ambiental. Espécies com grande tolerância para todos os fatores ambientais são aquelas que se distribuem pela maioria dos ecossistemas.

Estruturas etárias possíveis em uma população

A B C

Pós-reprodutiva(45-85)

Reprodutiva(15-44)

Pré-reprodutiva(0-14)

Crescimento rápido C. nulo C. negativo

Crescimento populacional• Quando os recursos são ilimitados, as

condições climáticas são favoráveis e não existem outras espécies que limitem o crescimento dessa população, ocorre um crescimento exponencial a uma taxa máxima, chamada potencial biótico;

• A diferença entre o crescimento máximo e o real é devida às condições limitantes do meio , resistência ambiental;

• Modelos de crescimento “J” e “S” .

Curvas de Crescimento

Estoque limite Potencial biótico

Curva de crescimento logístico

Resistência do meio

Tempo

No final de S a população alcança o equilíbrio em que a natalidade e a mortalidade igualam-se e há equilíbrio também entre a população e o meio, situação em que uma alteração do ambiente pode gerar desequilíbrio. Se essa mudança nãofor contínua, com o tempo o equilíbrio é restabelecido, em outro nível. Esse equilíbrio é mais facilmente alcançado em ecossistemas complexos, nos quais pequenas alterações são facilmente absorvidas. (estabilidade de resistência)

Crescimentointermediário

Capacidade de suporte em

relação ao crescimento populacional

I=produtividade máxima sustentável ou densidade ótima

Capacidade de suporte

• Problema global da alimentação humana, esta-se aproximando da capacidade de suporte, ou seja, as necessidades alimentares são iguais à capacidade máxima de produção.

• Perturbações em larga escala, como guerras, seca ou doenças, que reduza a produção das culturas, mesmo por 1 ano, pode trazer inanição grave ou desnutrição para milhões de pessoas que vivem na beira do abismo.

• Com o aumento de um sistema e a sua complexidade, tem-se um aumento proporcional no custo energético de manutenção. Porém, existem retornos crescentes com a escala, ou economias de escala, associados a um aumento do tamanho e da complexidade, tais como melhor qualidade e estabilidade frente a perturbações.

• Tem-se também, retornos minguantes com a escala, envolvidos no maior custo necessário para se livrar da desordem (aumento de Produção bruta que deve ser Respirada pela comunidade e diminui a energia dedicada ao crescimento). São inerentes a sistemas grandes, podendo ser diminuídos por melhorias no projeto básico que aumentem a eficiência de transformação de energia.

Economia de escala e lei dos retornos minguantes

Exemplos de retornos (+ e -)

• Tamanho de uma cidade: quando o tamanho aumenta, os salários tendem a aumentar , mas a qualidade do ar (e de vida) diminui;

• Custos de transporte sobem;• Desemprego em massa durante recessões

econômicas;• Custos de manutenção e serviços sobem

mais rapidamente do que a população.• Aumento da criminalidade

Flutuações e oscilações cíclicas de populações

• Flutuações sazonais no tamanho da população: adaptações bionômicas ligadas a mudanças sazonais nos fatores ambientais;

• Flutuações anuais: • 1- diferenças anuais em fatores extrínsecos, (tais

como, temperatura e precipitação que estão fora da esfera das interações populacionais);

• 2- fatores intrínsecos, oscilações controladas pela dinâmica populacional (fatores bióticos tais como, disponibilidade de alimento, energia, doenças, etc).

Oscilação cíclica na densidade populacional Mudanças na abundância de linces e de lebres americanas, indicadas pelo número

de peles recebidas pela Hudson Bay Company (Odum, 1986). De 9 em 9 anos o lince atingiu uma população máxima.

Relação Predador-Presa

Ação independente da densidade e Ação dependente da densidade no controle de

populações• Fator independente da densidade: o efeito ou a ação independe do

tamanho da população. Geralmente ocorre em ecossistemas de baixa diversidade, submetidos a estresses físicos, ou naqueles que são sujeitos a perturbações não-previsíveis, o tamanho da população tende a ser influenciado por fatores físicos (condições meteorológicas), poluição, etc;

• Dependente da densidade: o efeito sobre a população é função da densidade, intensifica-se a medida que a densidade aproxima-se do limite superior. Agem como agentes reguladores da população, que previnem a superpopulação. Fatores bióticos (competição, parasitas, patógenos), muitas vezes, agem de forma dependente da densidade. Em ecossistemas de alta diversidade, em ambientes benignos (com baixa probabilidade de estresse físico periódico), as populações tendem a ser controladas biologicamente (densidade auto-regulada).

Nasonia vitropennis (vespa parasita) x Musca domestica (mosca doméstica)

O parasita não pode eliminar o hospedeiro, pois a vida deleDepende do primeiro. Portanto, existe uma adaptação e Co-evolução entre ambos.

Estrutura das populações

• Agregação (densidade) e princípio de Allee (uma densidade baixa bem como uma densidade excessiva (competição intraespecífica) pode ser limitante). O grau de agregação, varia com a espécie e com as condições (valor de sobrevivência do grupo- organização social dos insetos, aves, cidades humanas).

Sobrevivência maior quandoA população é pequena

A protocooperação intra-específicaFaz com que uma população de tamanho intermediário seja a mais favorável

Tipos de Estratégia• Como o indivíduo gasta a sua energia entre

energia de existência (manutenção) e a energia reprodutiva

• Seleção (estratégia r): potencial reprodutivo alto (alta razão entre esforços reprodutivos e de manutenção), em ambientes com baixa densidade;

• Seleção (estratégia K):potencial de crescimento menor, mas com melhores capacidades para utilizar e competir por recursos escassos (investimento maior na manutenção e sobrevivência do indivíduo), em ambientes com alta pressão seletiva.

Repartição e Otimização da energia

A, situação comum em estádios pioneiros ou colonizadores da sucessão predomina r; B até D, estádios maduros onde K pode predominar

A-estratégia r

Comunidade I

• É o conjunto de populações agrupadas em uma certa área/habitat, que interagem por meio de laços de interdependência.

• Nem todos os organismos de uma comunidade possuem a mesma importância (posição na cadeia alimentar e no fluxo de energia).

• Dominantes ecológicos (existem entre os produtores, macroconsumidores e decompositores), dominam seus níveis tróficos afetando o ambiente para todas as outras espécies.

• Quanto mais favoráveis as condições físicas do meio, maior o N. de espécies dominantes.

Comunidade II• Diversidade de espécies que compõem a

comunidade.• A diversidade aumenta a medida que se caminha

para o Equador (climas mais quentes e estáveis).• Ecossistemas mais antigos possuem maior

diversidade, pois alcançaram maior estabilidade.• Quanto maior a diversidade mais longas são as

cadeias alimentares e mais eficientes os mecanismos de auto-regulação da comunidade.

• Ecótone: zona de interseção (de transição nítida ) entre dois ou mais ecossistemas (ou comunidades), na qual tanto o N. de espécies quanto a densidade são maiores que nos ecossistemas vizinhos. (efeito de borda)

Comunidades em gradiente

Distribuição e resposta de cada população específica às condições ambientais que se alteram ao longo do gradiente. Distribuição das freqüências de 15 árvores dominantes que se superpõem ao longo do gradiente e que apresenta a designação de 5 tipos de comunidade, frequência máxima de 1 ou mais dominantes.

Questões (em sala, 23/09/09)• 1-O mesmo organismo pode ocupar mais de um nível trófico ?

Cite exemplos.• 2-Como ocorre o processo de amplificação biológica de um

contaminante ao longo da cadeia trófica ?, cite um exemplo.• 3-Quais são os tipos de estratégias que existem na natureza e onde

devemos encontrar esses indivíduos ?• 4-Como a competição afeta a largura do nicho ? e do habitat ?• 5-Se um ecossistema estável (que está em equilíbrio) pegar fogo,

como será sua recuperação ? Que tipo de estabilidade ele possue ?• 6- Quais são as vantagens e desvantagens para um ecossistema

adquiridas com o aumento de tamanho? Cite exemplos.• 7-O que acontece com a quantidade de energia ao longo da cadeia

alimentar ? E com a qualidade ?• 8-O que é produção primária bruta ? E a líquida ? E a PSL? • 9-Como o clima está relacionado com a produtividade primária ?