Estrutura da População
Fragmentação de hábitat e
ecologia da paisagem
-
Fragmentação de hábitats contínuos está
acontecendo em todo o mundo. O que causa a
fragmentação de hábitats?
- Corte das florestas
- Construção de rodovias
- Canalização de rios
- Através do que a ecologia da paisagem influencia
o tamanho e o arranjo das manchas de um hábitat?
• Atividades de indivíduos
• Crescimento e regulação das populações
•Interações entre espécies
Consequências da Fragmentação
do Hábitat
- Plantas e animais podem usar as manchas de hábitat
somente se eles têm acesso a ela.
- Mudanças nos padrões do uso humano da terra têm
reduzido tais acessos.
- Por quê populações pequenas e isoladas em hábitats
fragmentados são vulneráveis à extinção?
•Elas sofrem a perda da diversidade genética
•Elas estão sujeitas às perturbações aleatórias.
Fragmentação de Florestas na
Amazônia
-
Quais as consequências da
fragmentação de florestas na
bacia amazônica?
• Ressecamento da vegetação
• Dano excessivo causado pelo
vento
• Perdas de até 15 toneladas
de biomassa por hectare
anualmente
• Grande exposição de árvores
em até 100 m da borda da
floresta
Chopins de cabeça-marrom e uma
ave canora do Kentucky
- Chopins são parasitas de ninhos de outros
pássaros, como a ave canora do Kentucky.
Chopins:
- Preferem áreas abertas e campos
- Aventuram-se nas bordas das florestas
em busca de ninhos hospedeiros.
- Em um estudo sobre o parasitismo de aves
canoras - 60% em até 300 m da borda da
floresta:
Os pássaros canoros tinham de estar
1,5 km da borda da floresta para
escapar do parasitismo.
Os predadores de ninho também se
aventuravam dentro da floresta a partir
das bordas.
Muitas espécies estão em
declínio…
- Pássaros canoros e muitos outros pássaros das
florestas do leste da América do Norte têm decaído
em população nos últimos anos
- Populações da maioria das espécies têm persistido por
milhões de anos:
• Muitas espécies estão atualmente ameaçadas de
extinção, uma causa para grande preocupação.
• Para entender este problema e achar potenciais
soluções nós devemos explorar a estrutura das
populações.
Terminologia 1
- uma população é composta de indivíduos de uma espécie
dentro de uma área em particular:
•Cada população vive em manchas de um hábitat
adequado.
- Hábitats naturalmente existem como um mosaico de
diferentes manchas:
•Muitas populações são por isso divididas em
subpopulações isoladas.
Terminologia 2
- Estrutura da População refere-se:
•À densidade e espaçamento dos indivíduos dentro do
hábitat adequado
•Às proporções de indivíduos em várias classes de
idade
•Ao sistema de acasalamento
•À estrutura genética
- Populações exibem comportamento dinâmico, mudando
ao longo do tempo em função dos nascimentos, mortes e
movimentos individuais
Distribuições Geográficas são determinadas
pelos hábitats adequados
A distribuição de uma espécie é a sua abrangência geográfica
Arbusto – Clematis fremontii
Abrangëncia geográfica
Região
Agrupamento
de glebas
calcárias
Gleba
mostrando
agregados de
indivíduos
Agregado de
indivíduos
A migração expande a distribuição
geográfica de uma população
são marcados quando adultos no mar e…
são capturados no Stuart Lake
Dispersão de indivíduos dentro
de populações
- Dispersão de indivíduos dentro de uma população descreve seus
espaçamentos com relação de um ao outro
- Uma variedade de tendências são possíveis:
• Agrupado (indivíduos em grupos discretos)
• Aleatória (indivíduos distribuem-se independentemente uns dos
outros dentro de uma área homogênea)
• Regular ou homogênea (cada indivíduo mantém uma distância
mínima do outro)
AGRUPADA
ALEATÓRIA
REGULAR OU
HOMOGÊNEA
Dispersão de indivíduos dentro
de populações
- Elliot (1977), a dispersão espacial da população descreve a distribuição
espacial dos indivíduos nesta população. Assume-se que a variância é
dada de acordo com a distribuição espacial, assim a variância possui a
seguinte fórmula:
S2 = ∑(x- x )2
n-1
Onde: n = número de unidades amostrais.
x = número de indivíduos da amostra
x = média dos indivíduos.
Dispersão de indivíduos dentro
de populações
- Este critério pode ser utilizado como um Índice de
Dispersão, podendo ainda ser generalizado:
onde s2 < x, dispersão regular ou homogênea;
s2 = x, dispersão aleatória
s2 > x, dispersão agrupada.
Causas da Dispersão
- Distribuição homogênea pode surgir de interações
diretas entre indivíduos:
- Manutenção da distância mínima entre indivíduos ou
competição direta por recursos limitados poderiam
causar este padrão
Causas da Dispersão
- Distribuição agrupada pode surgir de:
• Predisposição social de formar grupos
• Distribuição agrupada de recursos
• Tendência da progênie de permanecer perto dos
pais
Populações existem em paisagens
heterogêneas.
- Hábitats uniformes são mais a exceção ou a regra?
- A maioria das populações estão divididas em subpopulações
vivendo em manchas de hábitats adequados
- O grau de isolamento dos membros de uma dada subpopulação
depende do que?
- Da distância entre subpopulações
- Da natureza da intervenção do ambiente
- Da mobilidade das espécies
Causas do Isolamento
- Se hábitats não-favoráveis são
ou não barreiras substanciais
para a mobilidade, isso depende
do que?
Como já foi dito anteriormente:
-Da distância entre subpopulações
-Da natureza da intervenção do hábitat
- Da mobilidade das espécies
Rede de hábitats
Movimentos dos
adultos
Mobilidade e Isolamento
As regiões pretas
indicam as áreas
do geconídeo
As partes coloridas
indicam a distribuição
dos genes individuais
- A extensão do isolamento das subpopulações
depende da mobilidade das espécies:
- Moluscos no sul da Flórida estão ligados a uma
única população
- Geconídeos na Austrália são separados pela
agricultura em subpopulaçõs entre as quais existe
pequeno movimento de indivíduos
- Muitos modelos levam à quebra da paisagem: modelos
de paisagem
Diferenças genéticas entre populações de geconídeos em manchas de hábitat isoladas
e pequenas indicam ausência de movimento entre elas.
Modelos de Estrutura
Populacional
EXISTEM TRÊS MODELOS:
 MODELO DE METAPOPULAÇÕES
 MODELO FONTE-POÇO
 MODELO DE PAISAGEM
Modelo de Metapopulações
- O modelo de metapopulações vê uma população
como um grupo de subpopulações ocupando
manchas de um hábitat particular:
MODELO DE
METAPOPULAÇÕES
MANCHA
OCUPADA
MANCHA
DESOCUPADA
- A interveniência do hábitat é referida como
hábitat-matriz:
- A matriz é vista somente como uma
barreira ao movimento de indivíduos entre
as subpopulações
A matriz do hábitat
representa hábitat
não adequado
As subpopulações ocupam as manchas de hábitat
Modelo fonte-poço
- O modelo fonte-poço reconhece diferenças na
qualidade das manchas de hábitats adequados:
- Em manchas-fonte, onde os recursos são
abundantes:
- Indivíduos produzem mais crias do que
precisam para substituir eles mesmos
- O excesso de crias acaba dispersando
para outras manchas de hábitat
- Em manchas-poço, onde os recursos são
escassos:
- Populações são mantidas pela imigração de
indivíduos de qualquer outro lugar
MODELO FONTE - POÇO
Fonte
(qualidade
alta)
Poço
(qualidade
baixa)
Devido ao alto sucesso reprodutivo
em manchas de qualidade alta
(fonte), os indivíduos são forçados
a se moverem para áreas de
qualidade baixa
Modelo de paisagem
- O modelo de paisagem considera o efeito das
diferenças na qualidade do hábitat dentro do
hábitat-matriz:
MODELO DE PAISAGEM
- A qualidade de uma mancha de hábitat
pode ser afetada pela natureza da matriz ao
redor
- Qualidade é herdada pela presença de
recursos, tais como materiais para fazer
ninhos ou polinizadores
- Qualidade é reduzida pela presença de
predadores ou vetores de doenças
- Alguns hábitats-matriz são mais facilmente
transpostos do que outros
O movimento atual e a rota entre
manchas dependem da paisagem ao
redor e dos hábitats encontrados
ao longo do caminho
Efeito da variação de hábitat
na estrutura populacional
Os padrões espaciais de variação
podem
ser
mensurados
em
diferentes escalas:
A Grande Barreira de Recifes de
Corais foi dividida em:
-SETORES
-ESTAÇÕES AMOSTRAIS
-MANCHAS DE REFICES
-SÍTIOS NAS MANCHAS
Efeito da variação de hábitat
na estrutura populacional
TRANSECÇÃO
Os padrões espaciais de variação
podem
ser
mensurados
em
diferentes escalas:
A Grande Barreira de Recifes de
Corais foi dividida em:
-SETORES
-ESTAÇÕES AMOSTRAIS
-MANCHAS DE REFICES
-SÍTIOS NAS MANCHAS
-TRANSECÇÕES (placas)
PLACA AFIXADA
POEDEIROS
ESCALA
ESCALA
ADULTOS
SETOR
RECIFE
SÍTIO
RÉPLICAS
PROPORÇÃO DE VARIAÇÃO
BROTADORES
RECRUTAS
Distribuição livre ideal 1
- Indivíduos podem tomar decisões a respeito da qualidade
das manchas de hábitat.
- Qualidade de uma mancha depende:
- Da sua qualidade
- Da densidade de outros indivíduos:
- Manchas ocupadas podem ter poucos recursos
remanescentes
- Indivíduos competidores podem se engajar em
conflitos
Distribuição livre ideal 2
- Cada indivíduo escolhe entre manchas para minimizar seu
acesso aos recursos.
- Como uma mancha com alta qualidade é preenchida com
indivíduos, seus recursos são depletados e sua qualidade
aparente diminui:
- Em algum momento, uma mancha com baixa qualidade
tem uma qualidade aparente maior e ela também começa
a ser preenchida
- Por isso, todas as manchas alcançam a mesma
qualidade aparente, a pesar das qualidades e
densidades de indivíduos diferentes, ou seja é a
distribuição ideal livre
QUALIDADE DA MANCHA
MANCHA BOA
Uma mancha pobre com
poucos indivíduos pode ter
uma qualidade percebida tão
alta quanto uma mancha boa
com muitos indivíduos
A qualidade percebida de uma
mancha boa diminui conforme
sua população aumenta
MANCHA POBRE
QUALIDADE IGUAL
NÚMERO DE INDIVÍDUOS NA MANCHA
Indivíduos movem-se da fonte
ao poço
- A distribuição livre ideal sugere sucesso reprodutivo
equivalente entre indivíduos que ocupam manchas de
hábitats de qualidade diferente:
- Este ideal é raramente imaginado:
- Indivíduos não têm conhecimento perfeito da
qualidade da mancha
Fontes e Poços
- Algumas manchas são fontes de população e outras
são poços de população com movimentos de fonte
aos poços:
- isto é evidente nos estorninhos europeus:
- Populações em hábitats de carvalho decíduo
são fontes, com potencial para crescimento
rápido
- Populações em hábitats de carvalho sempre
verde, com potencial para declínio rápido
A população de estorninhos
europeus se dispersou quase
4.000 km através dos EUA
em 60 anos numa taxa média
de 67 km por ano.
Variação nas populações no
espaço e tempo
- Populações tendem a variar em tamanho ao longo do
tempo.
- Registros de longo prazo frequentemente revelam
flutuações que podem ser subestimadas em curto prazo
- Infestação por percevejos, em Illinois, monitorada
por décadas revela flutuações populacionais:
- Em alguns anos, populações apresentaram médias de
1000/m2 em uma área de 300,000 km2
- Em outros anos fazendeiros relataram pouco dano por
esses percevejos
A densidade populacional muda com
o tempo e com o espaço
Cor mais clara indica
densidades baixas de
percevejos e cor mais
escura indica
densidades altas
Movimento de indivíduos mantém
coerência espacial
- Movimentos dentro das populações são chamados de
dispersão
- Movimentos entre subpopulações são chamados de
migração, ou mais especificamente:
-Como visto anteriormente:
- emigração (deixando a subpopulação)
- imigração (entrando na subpopulação)
Monitorando a Dispersão
- Monitorar dispersão é difícil:
- Organismos devem ser marcados e recapturados
- Grandes áreas devem ser cobertas para
assegurar uma amostragem adequada dos
movimentos
Distância de Dispersão de Vida
- A distância de dispersão de vida é um índice de
movimento útil dentro das populações:
- Ele indica quão longe um indivíduo se move do seu
local de nascimento para onde ele vive ou se
reproduz:
- Um círculo com raio igual à distância de
dispersão de vida é a área de dispersão de vida
- o número de indivíduos dentro deste círculo é o
tamanho da vizinhança da população
Proporção total de sementes
Distribuição de distâncias de dispersão de sementes
da grama-de-enguia
Distância (m)