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?

- Através do que a ecologia da paisagem influencia o tamanho e o arranjo das manchas de um hábitat?

- Corte das florestas- Construção de rodovias- Canalização de rios

• 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

• Grande exposição de árvores em até 100 m da borda da floresta

• Dano excessivo causado pelo vento• Perdas de até 15 toneladas de biomassa por hectare anualmente

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

Abrangëncia geográfica

Região Agrupamento de glebas

calcárias

Gleba mostrando agregados

de indivíduos

Agregado de

indivíduos

Arbusto – Clematis fremontii

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)

• Regular ou homogênea (cada indivíduo mantém uma distância mínima do outro)

• Aleatória (indivíduos distribuem-se independentemente uns dos outros dentro de uma área homogênea)

AGRUPADA ALEATÓRIA REGULAR OU HOMOGÊNEA

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

- 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:

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?

- O grau de isolamento dos membros de uma dada subpopulação depende do que?

- A maioria das populações estão divididas em subpopulações vivendo em manchas de hábitats adequados

- 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

- 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

As regiões As regiões pretas indicam pretas indicam

as áreas do as áreas do geconídeogeconídeo

As partes coloridas As partes coloridas indicam a indicam a

distribuição dos distribuição dos genes individuaisgenes individuais

Diferenças genéticas entre populações de geconídeos em manchas de Diferenças genéticas entre populações de geconídeos em manchas de hábitat isoladas e pequenas indicam ausência de movimento entre elas. 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:

- A interveniência do hábitat é referida como hábitat-matriz:

- A matriz é vista somente como uma barreira ao movimento de indivíduos entre as subpopulações

MANCHA MANCHA OCUPADOCUPAD

AA

MANCHA MANCHA DESOCUPADDESOCUPAD

AA

MODELO DE MODELO DE METAPOPULAÇÕESMETAPOPULAÇÕES

A matriz do A matriz do hábitat hábitat

representa representa hábitat não hábitat não adequadoadequado As subpopulações ocupam as manchas de As subpopulações ocupam as manchas de

hábitathábitat

Modelo fonte-poço

- O modelo fonte-poço reconhece diferenças na qualidade das manchas de hábitats adequados:

MODELO FONTE - POÇOMODELO FONTE - POÇO

Fonte Fonte (qualida(qualidade alta)de alta)

Poço Poço (qualida(qualida

de de baixa)baixa)

Devido ao alto sucesso Devido ao alto sucesso reprodutivo em manchas de reprodutivo em manchas de

qualidade alta (fonte), os qualidade alta (fonte), os indivíduos são forçados a se indivíduos são forçados a se

moverem para áreas de moverem para áreas de qualidade baixaqualidade baixa

- 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 de paisagem

- O modelo de paisagem considera o efeito das diferenças na qualidade do hábitat dentro do hábitat-matriz:

MODELO DE PAISAGEMMODELO DE PAISAGEM

O movimento atual e a rota O movimento atual e a rota entre manchas dependem da entre manchas dependem da

paisagem ao redor e dos paisagem ao redor e dos hábitats encontrados ao longo hábitats encontrados ao longo

do caminhodo caminho

- 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

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 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)

TRANSECÇÃO PLACA AFIXADA

ESCALAPOEDEIROS

BROTADORES

PROPORÇÃO DE VARIAÇÃO

ESCALA

SETOR

RECIFE

SÍTIO

RÉPLICAS

ADULTOS 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

NÚMERO DE INDIVÍDUOS NA MANCHA

MANCHA BOA

MANCHA POBRE

QUALIDADE IGUAL

A qualidade percebida de uma mancha boa diminui conforme

sua população aumenta

Uma mancha pobre com poucos indivíduos pode ter

uma qualidade percebida tão alta quanto uma mancha boa

com muitos indivíduos

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 Cor mais clara indica densidades indica densidades

baixas de baixas de percevejos e cor percevejos e cor

mais escura indica mais escura indica densidades altasdensidades 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

Distância (m)

Distribuição de distâncias de dispersão de sementes da grama-de-enguia