RELAÇÕES
ECCOLÓGICAS
DEFINIÇÃO
• Ehrlich e Raven (1964)
→ Influências que plantas e insetos herbívoros têm sobre a evolução um do outro.
• Roughgarden (1976)
→ Evolução na qual a adaptabilidade de cada genótipo depende das densidades
populacionais e da composição genética da própria espécie e da espécie com a qual
interage.
• Jansen (1980)
→ Evolução de uma característica de uma espécie em função de uma característica de
outra espécie.
• Ricklefs (1996)
→ Respostas evolutivas recíprocas entre as populações.
PROBLEMAS
• A coevolução promove coexistência ou desestabiliza a interação e leva à
extinção?
• Espécies antagonistas evoluem indefinidamente
evolutiva” ou chegam a um “equilíbrio evolutivo”?
em
uma
"luta
• Pode a coevolução ser suficientemente rápida para preservar uma
espécie da extinção por competição ou predação?
POR QUE ESTUDAR ECOLOGIA?
Controle biológico de pragas
→ As culturas constituem-se de extensos aglomerados de potenciais hospedeiros,
o que, por si só, vêm a facilitar a disseminação de parasitas.
→ A compreensão de como evoluem as interações entre parasitas e hospedeiros
pode auxiliar na busca de mecanismos eficientes de controles das pragas
agrícolas.
Agricultura: formação de linhagens mais produtivas
→ O melhoramento de culturas ao longo da história leva à perda de resistência a patógenos.
→ A procura por espécies selvagens filogeneticamente próximas pode apresentar soluções de
como criar linhagens ao mesmo tempo produtivas (domesticadas) e resistentes (selvagens).
Medicina
→ A compreensão da evolução do parasitismo pode ser útil no controle de doenças.
Preservação da biodiversidade
• A diversidade biológica não se define somente pela variedade de espécies,
populações e genes.
• Interações entre espécies também tornam diverso o meio biótico.
• Interações (co)evolutivas são ainda mais ricas, devido às adaptações das
espécies participantes.
A manutenção de ecossistemas funcionais depende das interações entre as
populações existentes:
→ parasitas e predadores controlam os tamanhos populacionais de suas
presas;
→ competidores interferem mutuamente nas larguras de nicho uns dos
outros;
→ mutualistas aumentam a complexidade do sistema.
INTERAÇÕES ENTRE ESPÉCIES
Espécie 1
Espécie 2
Mutualismo
(mutualismo obrigatório)
+
+
Protocooperação
(mutualismo facultativo)
+
+
Comensalismo
+
0
Parasitismo
+
–
Predação
(herbivoria e parasitóides)
+
–
Competição (interespecífica)
–
–
–
0
–
0
–
+
Alelopatia
+ = efeito positivo
– = efeito negativo
0 = nenhum efeito
RELAÇÕES INTRA-ESPECÍFICAS HARMÔNICAS
SOCIEDADES
• Associações entre indivíduos da mesma espécie, organizados de cooperativamente e não
ligados anatomicamente.
• Mantêm-se unidos graças aos estímulos recíprocos.
COLÔNIAS
• ISOMORFAS → Constituídas por organismos que apresentam a mesma forma,
não ocorrendo divisão de trabalho. Todos indivíduos são iguais e executam todas
funções vitais.
→ corais, crustáceos do gênero Balanus (as cracas), certos protozoários,
bactérias, entre outros.
• HETEROMORFAS → Constituída por indivíduos com formas e funções
distintas, ocorrendo uma divisão de trabalho.
→ celenterado da espécie Phisalia caravela (caravela-portuguesa).
• Formam colônias com indivíduos especializados:
→ proteção e defesa (dactilozóides),
→ reprodução (gonozóides),
→ natação (nectozóides),
→ flutuação (pneumozóides),
→ alimentação (gastrozóides).
RELAÇÕES INTRA-ESPECÍFICAS DESARMÔNICAS
Canibalismo
• Seres de uma espécie que comem outros de sua própria espécie.
→ ratos, morcegos, felinos
• Outro exemplo é o da aranha popularmente conhecida como viúva-negra que,
logo após o acasalamento, devora o macho.
Latrodectus sp.
• Também há o caso do louva-deus, onde a fêmea devora a
cabeça do macho após o acasalamento num ritual canibalistico.
RELAÇÕES INTERESPECÍFICAS HARMÔNICAS
A. Simbiose (Mutualismo Obrigatório)
• As espécies envolvidas são beneficiadas, sendo a associação necessária para a
sobrevivência de ambas.
→ algas e fungos (liquens).
TEORIA ENDOSIMBIÓTICA → MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS
• Relação entre cupins e protozoários.
Os cupins, ao comerem a madeira, não conseguem digerir a
celulose, mas em seu intestino vivem protozoários capazes
de digeri-la.
Os protozoários, ao digerirem a celulose, permitem que os
cupins aproveitem essa substância como alimento.
Dessa forma, os cupins atuam como fonte indireta de
alimentos e como “residência” para os protozoários.
B. Protocooperação (mutualismo facultativo)
• Embora as duas espécies envolvidas sejam beneficiadas, elas podem viver de
modo independente, sem que isso as prejudique.
→ anêmona-do-mar e caranguejo-ermitão.
• O caranguejo tem o corpo mole e costuma ocupar o interior de conchas
abandonadas de gastrópodes. Sob a concha, costumam instalar-se uma ou mais
anêmonas-do-mar.
• Dessa união, surge o benefício mútuo → a anêmona possui células urticantes
que afugentam os predadores do caranguejo, e este, ao se deslocar, possibilita à
anêmona uma melhor exploração do espaço em busca de alimento.
• Relação entre aves e mamíferos.
→ aves se alimentam de carrapatos existentes na pele de mamíferos (livrando-os
de indesejáveis parasitas).
• Associação entre aves e jacarés.
→ O jacaré abre a sua boca e o pássaro entra nela. Ao mesmo tempo que o pássaro ajuda o
jacaré (limpando os seus dentes), ele se alimenta com o resto da comida que há dentro da boca
e dos dentes do jacaré. Os dois se beneficiam de algum modo.
DIFERENÇAS CONCEITUAIS
1. Mutualismo obrigatório (Simbiose)
•
Associação entre indivíduos de espécies diferentes obrigatória para haja vida.
# líquens → fungos (fazem o papel de absorção) e algas (fazem o papel de
fotossíntese). Caso ocorra a separação dos dois indivíduos, nenhum
consegue sobreviver.
Exemplo: boi e bactérias; cupim e protozoários (trato digestório).
2. Mutualismo facultativo (Protocooperação)
•
Associação entre indivíduos de espécies diferentes com benefício para ambas as partes.
Contudo, não existe um comprometimento anatômico entre os indivíduos (que podem
associar-se ou desassociar-se a qualquer momento). Sua coexistência não é obrigatória.
→ caranguejo-ermitão e anêmonas do mar; pássaros e bois; pássaros e jacarés.
DISPERSORES DE SEMENTES
• Animais que promovem a dispersão de sementes
de plantas, comendo seus frutos e evacuando
suas sementes em locais distantes.
Castanha-do-Pará
(Bertholletia excelsa)
Psitacídeos
Roedores
(ex: cutia – Dasyprocta sp.)
Coleta (Extrativismo)
POLINIZADORES
• Ação de aves, mamíferos e
insetos que procuram o néctar das
flores
contribuindo
para
a
polinização das plantas.
C. Inquilinismo ou Epibioses
• Apenas um dos participantes se beneficia, sem, no entanto, causar qualquer
prejuízo ao outro.
• A espécie beneficiada obtém abrigo ou, ainda, suporte no corpo da espécie
hospedeira (chamada de inquilino).
→ fierasfer (pequeno peixe que vive dentro do corpo do pepino-do-mar) (Holothuria). Para
alimentar-se, o fierasfer sai do pepino-do-mar e depois volta. Assim, o peixe encontra
proteção no corpo do pepino-do-mar o qual, por sua vez, não recebe benefício, nem sofre
desvantagem.
• Associação entre orquídeas e árvores.
→ Vivendo no alto das árvores, que lhe servem de
suporte, as orquídeas encontram condições ideais
de luminosidade para o seu desenvolvimento (a
árvore não é prejudicada).
D. Comensalismo
• Associação entre indivíduos de espécies diferentes na qual um deles aproveita
os restos alimentares do outro, sem prejudicá-lo.
• O animal que aproveita os restos alimentares é denominado comensal.
→ rêmora e tubarão.
• A rêmora é um peixe ósseo que apresenta a nadadeira dorsal transformada em ventosa, com
a qual se fixa ao corpo do tubarão.
• A rêmora é transportada pelo tubarão (que lhe proporciona significativa economia de
energia). O tubarão não é prejudicado, uma vez que o peso da rêmora é relativamente
insignificante. Esta se alimenta dos restos alimentares que caem da boca do tubarão.
Peixe-palhaço entre anêmonas
Camarão-listrado entre anêmonas
• Hienas e cachorros selvagens
se
aproveitam
de
restos
deixados pelos leões.
RELAÇÕES INTERESPECÍFICAS DESARMÔNICAS
A. Amensalismo, Antibiose ou Alelopatia
• Indivíduos de uma população secretam substâncias que inibem ou impedem o
desenvolvimento de indivíduos de populações de outras espécies.
# antibióticos produzidos por fungos → impedem a multiplicação de bactérias (largamente
utilizados no combate às infecções bacterianas).
• penicilina → Penicillium notatum.
• As plantas produzem e estocam grande número de produtos do metabolismo
secundário, os quais são posteriormente liberados para o ambiente. Tais
compostos poderão afetar o crescimento, prejudicar o desenvolvimento normal e,
até mesmo, inibir a germinação de outras espécies.
• Substâncias alelopáticas podem ser liberadas das plantas através da:
a) lixiviação dos tecidos → toxinas solúveis em água são absorvidas da parte aérea e das raízes;
b) volatilização de compostos aromáticos (folhas, flores, caules e raízes) → absorção por outras
plantas;
c) exudação pelas raízes → liberação de compostos alelopáticos na rizosfera circundante,
influindo direta ou indiretamente nas interações planta/planta.
• As funções prejudicadas com maior freqüência são a assimilação de nutrientes, crescimento,
fotossíntese, respiração, síntese de proteínas, permeabilidade da membrana celular e a
atividade enzimática.
• Estudos têm sido realizados com o intuito de se conhecer melhor as espécies de plantas com
atividades alelopáticas e as substâncias com efeitos inibitórios (suas fontes e seu
comportamento no ambiente) objetivando a discussão de possíveis aplicações destes compostos
como bioerbicidas.
Na natureza, a alelopatia confunde-se com outras interferências existentes entre
as plantas (competição).
• Os dois conceitos, porém, são bastante distintos:
# competição → retirada (ou redução) de fatores do meio ambiente (água,
nutrientes e luz).
# alelopatia → introdução de novos fatores (compostos químicos) no ambiente.
• No Brasil, foram identificadas potencialidades alelopáticas nas gramíneas forrageiras
Brachiaria decumbens, Brachiaria humidicola e Brachiaria brizantha em níveis que
possibilitaram reduções expressivas na germinação de diferentes plantas. (Eucalyptus sp.)
MARÉ VERMELHA
• Sob determinadas condições ambientais, certas algas marinhas microscópicas
(dinoflagelados - produtores de substâncias altamente tóxicas), apresentam
intensa proliferação, formando enormes manchas vermelhas no oceano.
• Por essa razão, a concentração dessas substâncias tóxicas provoca grande
mortalidade de animais marinhos.
B. Sinfilia ou Esclavagismo
• Uma espécie captura e faz uso do trabalho, atividades e até dos alimentos de
outra espécie.
# formigas e pulgões → Os pulgões são parasitas de certos vegetais (alimentando da seiva
elaborada que retiram dos vasos liberinos das plantas). A seiva elaborada é rica em açúcares e
pobre em aminoácidos.
• Por absorverem muito açúcar, os pulgões eliminam seu excesso pelo ânus.
• Esse açúcar eliminado é aproveitado pelas formigas, que chegam a acariciar com suas antenas
o abdômen dos pulgões (fazendo-os eliminar mais açúcar).
• As formigas transportam os pulgões para seus formigueiros e os colocam sob raízes delicadas
para que delas retirem a seiva elaborada.
• Muitas vezes as formigas cuidam da prole dos pulgões para que, no futuro, escravizando-os,
obtenham açúcar.
• Quando se leva em consideração o fato das formigas protegerem os pulgões das joaninhas, a
interação é harmônica (Protocooperação).
C. Predação
• Um animal captura e mata um indivíduo de outra espécie para alimentar-se.
•
Considerando-se a relação “predador ↔ presa”, a coevolução pode:
a. continuar indefinidamente (arms race),
b. causar um equilíbrio genético estável,
c. causar ciclos contínuos (flutuação irregular) na composição genética de ambas as
espécies,
d. levar à extinção de uma ou ambas as espécies.
• A coevolução, no caso da predação, tende a moldar predadores mais perigosos e estratégias
de defesa mais eficazes por parte das presas.
• Continuamente há seleção de boas técnicas de predação (velocidade, força,
precisão, adaptações morfológicas, etc.), já que predadores pouco eficientes não
são capazes de capturar as presas mais adaptadas ao escape, e são selecionados
negativamente frente ao mais eficientes.
• Concomitantemente, presas tendem a ser selecionadas quanto à capacidade de
evitar a predação (defesas melhores, capacidade de fuga, etc.).
• Porém, grande resistência e grande eficiência predatória têm custo.
• É de se esperar que tanto a resistência da presa quanto a eficiência do predador sofram
flutuações no tempo.
• Todos carnívoros são animais predadores.
• O predador pode atacar e devorar também plantas.
HERBIVORIA
Animais x Plantas
• Defesas de planta contra herbívoros incluem um amplo
espectro de adaptações desenvolvidas para melhorar sua
sobrevivência e reprodução.
Proteções Mecânicas
a) Espinhos
b) Folhas menores
c) Ausência de folhas
Proteções Químicas
Tanino e Lignina → diminuem a digestibilidade dos produtos vegetais
Cafeína → inibe a síntese de RNA e DNA
Alcalóides →diminuem a digestibilidade e são tóxicos
Hera venenosa – uroshiol (dor aguda abdominal)
Digitalis – glicosídeos esteróides que causam
náuseas, vômitos, alucinações, convulsões e morte
• Alcalóide (de álcali, básico, com o sufixo -oide, "-semelhante a") é uma
substância de caráter básico derivada de plantas que contêm, em sua fórmula,
nitrogênio, oxigênio, hidrogênio e carbono.
Codeína
• Seus nomes comuns geralmente terminam com o sufixo ina: cafeína (do café), cocaína (da
coca), pilocarpina (do jaborandi), morfina/heroína/codeína (da papoula), bromelina (do
abacaxi), papaína (do mamão), etc.
• São geralmente sólidos brancos (com exceção da nicotina). Nas plantas podem existir no
estado livre, como sais ou como óxidos.
• Também correspondem aos principais terapêuticos naturais com ação anestésica, analgésica,
psico-estimulantes, neuro-depressores, etc.
• O Curare é uma droga derivada de vários alcalóides paralisantes
→ usada em pequenas doses para relaxamento muscular (curarina
e tubocurarina).
• Grande parte dos seus princípios ativos vêm de plantas do
gêneros Strychnos (o mesmo de plantas de outros continentes
usadas para a produção da estricnina) e Chondrodendron.
• Descoberto na América do Sul
Schultes (1915-2001) em 1941.
pelo etnobotânico Richard E.
• É um potente inibidor da contração da musculatura esquelética,
atuando como competidor da acetilcolina pela ligação aos
receptores nicotínicos (um dos dois tipos de receptores sinérgicos
para o neurotransmissor) da placa motora.
• Raros são os casos em que o predador é uma planta.
• Plantas carnívoras, no entanto, são excelentes exemplos, pois aprisionam e
digerem principalmente insetos.
• Algumas espécies desenvolveram adaptações para se defenderem do predatismo.
Mimetismo → espécies se tornam semelhantes a outras obtendo algumas
vantagens (formas e cores).
Mimicria - Espécies se tornam semelhantes a outras que possuem algum tipo de defesa tóxica
(obtendo algumas vantagens).
MIMICRIA BATESIANA
Pliocercus sp. (Colubridae)
A)
Micrurus fulvius
B)
Micrurus limbatus
C)
Micrurus diastema
D)
Micrurus mipartitus
E)
Micrurus diastema e M. elegans
F)
Micrurus diastema
Micrurus hemprichii
Micrurus albicinctus
MIMICRIA MULLERIANA
Camuflagem → Espécie procura confundir suas vítimas ou seus agressores
revelando cor(es) e/ou forma(s) semelhante(s) a coisas do ambiente (COLORAÇÃO
CRÍPTICA).
Aposematismo - espécies que exibem cores de advertência (vivas e marcantes)
para afastar seus possíveis predadores que já a reconhecem pelo gosto
desagradável ou pelos venenos que possui.
Família Dendrobatidae
Toxinas → alcalóides originários da dieta de insetos (genética e comportamento).
# Alcalóides
•
•
•
•
•
•
•
•
Batracotoxina
Decahidroquinolinas
Histrionicotoxinas
Indolizidinas
Pulmiliotoxinas
Pirrolizidinas
Quinolizidinas
Tetrodotoxina
# Ação neurotóxica (bloqueadores de)
•
•
•
•
Canais de Sódio
Canais de Cloro
Canais de Potássio
Receptores de Acetilcolina
Aspectos culturais → indígenas
Indígena Emberá (Equador)
Pitohui dichrous
D. Parasitismo
• Relação entre seres de espécies diferentes em que um deles (parasita), vive no
corpo do outro (hospedeiro), do qual retira alimentos.
• Presume-se que os hospedeiros evoluam defesas mais efetivas e que os parasitas possam
evoluir maior virulência.
• Se o parasita deve, contudo, ser transmitido de um hospedeiro vivo para outro, um menor grau
de virulência pode evoluir (a morte antecipada de um hospedeiro pode resultar na morte dos
parasitas antes de serem transmitidos).
• Embora os parasitas possam causar a morte dos hospedeiros, de modo geral, trazem-lhe
apenas prejuízos.
• Quanto à localização no corpo do hospedeiro, os parasitas podem ser classificados em:
1. ectoparasitas (externos)
2. endoparasitas (internos)
Ectoparasitas (piolhos, os carrapatos, o bicho-de-pé, etc).
Endoparasitas (plasmódio e o tripanossomo, causadores da malária e da doença
de Chagas).
→ vírus (gripe, febre amarela, AIDS).
Outra forma de classificar os parasitas depende dos hospedeiros e da relação entre parasita e
hospedeiro:
Obrigatórios → só vivem se tiverem hospedeiro (vírus).
Facultativos → não dependem do hospedeiro para sobreviver, e sim optam por parasitá-lo.
Os parasitas obrigatórios são considerados mais evoluídos que os facultativos, uma vez que
desenvolveram adaptações para isso.
"Parasitismo" de ninhada → Uma ave coloca ovos no ninho de outra, que cria o filhote como se
fosse seu (chopim e o cuco).
ECTOPARASITAS
ENDOPARASITAS
PRINCIPAIS PARASITAS HUMANOS
A. PROTOZOÁRIOS
1. Giardia lamblia
2. Trichomonas vaginalis
3. Leishmania braziliensis (Leishmaniose Tegumentar Americana)
L. guyanensis, L. amazonensis, L. lainsoni, L. naiffi, L. shawi
vetores → Diptera, Phlebotominae: Lutzomyia sp. e Psychodopygus sp.
4. Leishmania chagasi (Leishmaniose Visceral Americana)
vetores → Diptera, Psychodidae: Lutzomyia sp.
5. Trypanosoma cruzi (Doença de chagas)
vetores → Hemiptera, Reduviidae: Triatoma infestans, Panstrongylus megistus,
Rhodnius prolixus e outras espécies de interesse secundário
6. Entamoeba histolytica e outras espécies
7. Plasmodium vivax
Plasmodium falciparum
Plasmodium malariae
Plasmodium ovale
(Malária)
vetores → Diptera, Culicidae → Anopheles sp.
8. Babesia sp.
(Babesiose)
vetores → carrapatos
9. Toxoplasma gondii
(Toxoplasmose)
10. Isospora belli
(Isosporíase)
10. Sarcocystis sp.
(Sarcocistose)
11. Cryptosporidium sp.
(Criptosporidiose)
12. Microsporídeos
(Microsporidiose)
13. Blastocystis hominis
(Blastocitose)
14. Balantidium coli
(Balantidíase)
15. Cyclospora cayetannensis
(Ciclosporíase)
B. HELMINTOS
1. Schistosoma mansoni
(Esquistossomose)
vetores → Mollusca, Planorbidae → Biomphalaria glabrata, B. tenagophila,
B. straminea
2. Fasciola hepatica
(Fasciolíase)
3. Taenia solium e T. saginatta (Teníase)
4. Cyscicercus cellulosae
(Cisticercose Humana)
5. Hymenolepis nana
(Himenolepíase)
6. Echinococcus granulosus
(Hidatidose)
7. Dyphlobothrium latum
(Difilobotríase)
8. Dypilidium caninum
(Dipilidose)
9. Paragonimus westermani
(Paragonomíase)
10. Ascaris lumbricoides
(Ascaridíase)
11. Toxocara canis
(Toxocaríase)
12. Ancylostoma duodenale
(Ancilostomíase)
13. Ancylostoma braziliense
(Larva Migrans Cutânea)
14. Strongyloides stercoralis
(Estrongiloidíase)
15. Enterobius vermicularis
(Enterobíase)
16. Trichinella spiralis
(Triquinelose)
17. Wuchereria bancrofti
(Elefantíase)
18. Lagochilascaris minor
(Lagochilascaríase)
B. VIROSES
1. Febre Amarela
2. Dengue
3. Arboviroses
4. Hantavirose
5. Oropouche
6. Febre Ilhéus
7. Encefalite São Luis
8. Rocio
9. Gripe Aviária
10. Sabiá
Parasitóides
• Organismo que passa uma grande parte de sua vida ligado ou dentro de um
hospedeiro que é morto e, frequentemente, consumido no processo.
Semelhante ao parasitismo, exceto no destino do hospedeiro.
• Coevolução entre parasitóide e hospedeiro.
Megarhyssa sp.
RELAÇÕES INTRA-ESPECÍFICAS E INTERESPECÍFICAS
A. Competição
• Indivíduos da mesma espécie ou de espécies diferentes disputam alguma coisa (alimento,
território, luminosidade, etc.)
Pode ser intra-específica ou interespecífica.
• Favorece um processo seletivo que culmina, geralmente, com a preservação das formas de vida
mais bem adaptadas ao meio ambiente e com a extinção de indivíduos com baixo poder
adaptativo.
Constitui um fator regulador da densidade populacional (contribuindo para evitar a
superpopulação das espécies).
• Respostas evolutivas à competição entre espécies podem levar à divergência
no uso de recurso e algumas vezes, na morfologia (substituição de caracteres).
• Expansão de dietas (ou uso do recurso) e maior variação na estrutura trófica.
B. Colônias
• Agrupamento de indivíduos da mesma espécie que revelam elevado grau de
interdependência e se mostram ligados uns aos outros, sendo impossível a
vida quando isolados do conjunto (podendo ou não ocorrer divisão do
trabalho).
Indivíduos se encontram associados e unidos por um substrato comum.
Há pequeno grau de liberdade e profunda interdependência fisiológica.
→ bactérias que se instalam em um organismo.
(sem essa associação, muitas bactérias não sobreviveriam)