Ecologia de Populações e Comunidades

Profa. Isabel Belloni Schmidt

Dept. Ecologia – UnB

isabels@unb.br

Biogeografia

O que é Biogeografia

O que é Ecologia?

Estudo de padrões de distribuição e abundância de organismos; interações entre organismos e destes com o meio abiótico.

O que é Biogeografia?

Estudo de padrões de distribuição da diversidade biológica considerando fatores geográficos e históricos (tempo ecológico e geológico).

Extinções em massa – tempo geológico

Padrões de biodiversidade

Padrões de diversidade • Relação espécie-área

– ↑ área → ↑ populações → ↓ risco extinções

– ↑ área → ↑ heterogeneidade → ↑ nichos disponíveis

↑ heterogeneidade amb. → ↑diversid. de recursos

↓

↑ diversid. de nichos = diversidade de espécies

O que é Biogeografia? Estudo de padrões de distribuição da diversidade biológica considerando fatores geográficos e históricos (tempo ecológico e geológico).

Regiões Biogeográficas (Alfred R. Wallace)

Deriva Continental

Variações climáticas

Variações climáticas

Como são feitas medidas de temperatura do ar há 400.000 anos atrás?

[CO2] = 270ppm

[CO2] = 370ppm

Se variações climáticas são naturais, então as mudanças climáticas atuais são

naturais?

E as taxas de extinção atuais de espécies?

• 6o evento geológico de extinção em massa;

• Causado por humanos;

• Taxa 2 ou 3x maior que a taxa de extinção de fundo típica da

histórica geológica da Terra;

• Predição: extinção de 50% das espécies em 100 anos;

• Atualmente, usos antrópicos correspondem a 50% da energia

disponível para a vida no planeta;

• Taxa de extinção em décadas e não em milhares de anos.

Por que há mais espécies nos trópicos?

Hipótese: - Relação espécie-área

Hipótese do tempo (Wallace 1878) Eoceno: - 54 mi. anos Oligoceno: - 38 mi. anos

Mioceno: - 24 mi. anos Último máx. glacial: ~10 mil anos atrás

Presente

Trópicos vs. áreas temperadas

Diferenças em: - Produtividade primária; - Condições extremas (não só temperatura: mangues,

alagados, desertos...)

• Quantidade de recursos (luz, água, temperatura, nutrientes);

• Heterogeneidade espacial (topografia, geologia, microhabitats);

• Heterogeneidade climática (diária e anual);

• Interações biológicas.

O que influencia padrões de biodiversidade?

Teoria de Janzen & Connell (1972)

Espécies abundantes vs. espécies raras

Fatores filogenéticos

• Inércia evolutiva;

• Por que só há mamíferos marsupiais na Austrália?

Mamíferos placentados e marsupiais têm nichos ecológicos necessariamente diferentes?

Convergência Evolutiva

Teoria de Biogeografia de Ilhas

• Robert MacArthur & E. O. Wilson 1960s

• Tenta explicar diferenças na riqueza de espécies em ilhas

E. O. Wilson

Robert MacArthur

O que é uma ilha? Qualquer fragmento de um ecossistema/habitat isolado de outro ecosistema/habitat similar

Terra rodeada de água Topos de morros rodeados por áreas baixas

Lagos rodeados por terra

Vegetação natural rodeada por monocultura

Kipukas – florestas não destruídas por lava vulcânica

Campos úmidos do Cerrado

Predições:

- Número esperados de espécies em equilíbrio numa ilha depende das taxas de imigração e extinção;

- Equilíbrio: taxa de imigração = taxa de extinção;

- Ou seja: para cada espécie extinta, uma nova espécie coloniza a ilh.

Teoria de Biogeografia de Ilhas

Premissas e parâmetros do modelo

• Premissas: - Existe um ‘continente’ = fonte de espécies imigrantes; - Extinções e migrações de espécies são aleatórias (não há superioridade competitiva ou de dispersão entre espécies)

• Parâmetros (efeitos) : 1) Tamanho de ilha (pequena vs. grande); 2) Proximidade com o continente: (longe vs. perto).

Taxa de imigração & distância entre ilha e continente

• Imigrantes vindos do continente;

• Distância da ilha (isolamento) afeta taxas de colonização (imigração);

• Ilhas + próximas maior taxa de imigração

• Por que? – Maior probabilidade de

chegada Number of resident species

Imm

igra

tio

n r

ate

Near

island

Far

island

Com o aumento no número de espécies na ilha, diminui a taxa de imigração. Por que?

↑ número de espécies ↓ probabilidade de chegada de spp. novas

• Tamanho da ilha afeta taxa de extinção:

• Ilhas menores maiores taxas de extinção

• Por que? – Menor diversidade de habitats

– Área menor populações menores maior risco de extinção

• Com aumento do número de espécies na ilha, aumentam as taxas de extinção. Por que?

Taxa de extinção & tamanho da ilha

Number of resident species E

xti

ncti

on

rate

Large

island

Small

island

↑ número de espécies ↑ competição; ↑ número de espécies ↑ número de espécies que podem se extinguir

• Quais ilhas têm a menor e a maior riqueza de espécies?

• Equilíbrio dinâmico – composição de spp. pode variar;

• Ou seja, no equilíbrio o número de spp. é constante mas a composição de espécies da comunidade não.

Equilíbrio = conjunto das taxas de imigração e extinção:

Teoria de Biogeografia de Ilhas

Número de espécies

Taxas d

e im

igra

ção

ou

exti

nção

Ilha

longe

Ilha

pequena Ilha

perto

Ilha

grande

• Efeito resgate: Ilhas mais próximas do continente

podem ter menos extinções porque a chegada de novos indivíduos da mesma espécie é muito frequente.

• Efeito do alvo: ilhas maiores são ‘alvos’ mais fáceis de ser atingidos

Number of resident species E

xti

ncti

on

or

imm

igra

tio

n r

ate

Teoria de Biogeografia de Ilhas

Biogeografia de ilhas e conservação

• Modelo conceitual para entender processos resultantes da fragmentação de habitats em populações e comunidades;

• Sugere ferramentas para a conservação.

Área antes contínua é subdividida e isolada, por ações antrópicas

Área antes contínua é subdividida e isolada, por ações antrópicas.

Fragmento = ilha

Número de espécies

Taxas d

e im

igra

ção

ou

exti

nção

Ilha

longe

Ilha

pequena Ilha

perto

Ilha

grande

Quão rápida é a extinção de espécies em novos fragmentos? Ponto de equilíbrio demora para ser atingido (décadas ou séculos); Déficit de extinção

Consequências da fragmentação: efeito de borda

• Interior ≠ da borda do fragmento:

– Umidade;

– Luz

– Temperatura

– Vento

– Parasitas e predadores.

• Borda com qualidade reduzida → redução do tamanho efetivo do fragmento → riqueza de spp. menor que o esperado.

Ferramentas de conservação

Efeito resgate, reduz o isolamento entre fragmentos menor extinção e maior número de espécies em

equilíbrio

Corredores ecológicos

Aumenta o tamanho efetivo dos fragmentos potencial aumento do número de espécies no equilíbrio

Restauração

Ferramentas de conservação

Padrões de diversidade

• Dispersão e vicariância

• Por que só há mamíferos marsupiais na Austrália?

Mamíferos placentados e marsupiais têm nichos ecológicos necessariamente diferentes?

Dispersão e vicariância

Último máx. glacial: ~10 mil anos atrás

Dispersão vs. vicariância

Mesmas espécies ocorrendo em áreas disjuntas de savana na América do Sul. O que explica este padrão biogeográfico: Dispersão ou Vicariância?

Complexo Maui Nui: 1 único vulcão, ilhas interconectadas

Dispersão vs. vicariância

Dispersão Vicariância

Deriva Continental

Planejamento • Próxima aula – 31 outubro: PROVA 2 (25% da nota)

Capítulos: 14 a 21

+ material no Moodle

Relatório 2ª prática:

- dados dos censos de plantio

- faltantes

Terceiro módulo: Ecologia aplicada

- Invasões biológicas, restauração, extrativismo, mudanças climáticas, etc.

Sugestão

• Resumo da(s) aula(s)