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FUNDAMENTOS DE ECOLOGIA

Luís Chícharo e Sofia Gamito

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NICHO e HABITAT

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Hutchinson considerou-o como um conjunto de dimensões ambientais, cada uma descrevendo um recurso ou condição, relativamente aos quais cada espécie exibe uma distribuição de frequências de desempenho, de resposta ou de utilização.

Nicho ecológico (Hutchinson, 1957)

The niche of a species consists of its role in the ecosystem (herbivore, carnivore, producer etc), its tolerance limits (e.g. soil pH, humidity) andrequirements for shelter, nesting sites etc etc, all varying through time.In mathematical terms this can be represented by an n-dimensionalhypervolume!

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Nicho ecológico: a) a uma dimensão; b) a duas dimensões, e c) a três dimensões (Adaptado de Smith & Smith, 2001).

Nicho ecológico (Hutchinson, 1957)

+

+…

O nicho ecológico é assim um conceito abstracto, dificilmente mensurável, que considera todas as condições e recursos necessários para a manutenção de uma população viável

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Nicho ecológico a uma dimensão - intervalo de temperatura óptima para fotossíntese de várias plantas.

Nicho ecológico a duas dimensões, considerando a temperatura e a humidade, para o camarão Crangon septemspinosa.

Nicho ecológico

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Nicho ecológico

O nicho alimentar de Polioptila caerulea baseado em duas variáveis, tamanho da presa e altura a que se alimenta, em relação ao solo.

As linhas são definidas pelas frequências de alimentação. O nível mais elevado de resposta foi em H.

(Adaptado de Smith & Smith, 2001).

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Nicho ecológico

► nicho ecológico fundamental -considera o conjunto das condições e de recursos que permitem a manutenção (reprodução e sobrevivência) de uma população viável

► nicho ecológico realizado –considera o conjunto das condições e de recursos que permitem a manutenção (reprodução e sobrevivência) de uma população viável, na presença de competidores e predadores

(in: Smith & Smith, 2001).

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Nicho ecológico

PREDADORES COMPETIDORES

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Bentos – Causas da zonaçãoCompetição: Zonação de Chthamalus montagui e de Semibalanusbalanoides na Escócia.

(Connell, 1961 in Raffaelli e Hawkins, 1996, fig. 3.3)

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Nicho ecológico e Habitat

Habitat – local onde existem as condições e recursos necessários à ocupação por uma espécie.

O habitat é específico de cada organismo.

Relaciona a presença de uma espécie (animal ou vegetal), com as características físicas e biológicas de uma área

(in Morrison, 2002)

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Odum (1971) considera o habitat de uma espécie como o lugar onde a espécie vive e o nicho a ocupação ou utilização desse lugar.

O habitat contém os recursos que afectam a ocupação, sobrevivência e reprodução de uma espécie, enquanto o nicho diz respeito ao acesso a estes recursos e à sua utilização.

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Os animais seleccionam o habitat numa escala

geográfica grosseira, e seleccionam os nichos numa

escala mais fina.

Corredores de migração, corredores de dispersão e as zonas

que o animal ocupa durante as estações de reprodução e de não

reprodução – pode ser considerado habitat.

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Nicho ecológico e HabitatCada porção de terreno tem vários habitats, em que cada habitat corresponde a uma determinada espécieUma rocha da zona entre marés consiste em vários habitatscom variados nichos: um macrohabitat pode incluir vários microhabitats cada um com vários nichos.

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Tanto o tamanho do nicho como a sobreposição dos nichos são determinados pela competição interespecifica e afectam a biodiversidade

(in: Krebs, 2001)

Nichos ecológicos e diversidade

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Se não há sobreposição dos nichos, o número de espécies que pode existir na comunidade é determinado pelo tamanho dos nichos. Este número será maior nas regiões tropicais onde háuma maior especialização das várias espécies. Quanto maior o tamanho médio do nicho, menor será o número de espécies na comunidade.

(in: Krebs, 2001)


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Quando há sobreposição dos nichos, o número de espécies na comunidade depende do grau de sobreposição média. Neste caso, quanto menor o grau de sobreposição média, menor o número de espécies na comunidade – menor especialização.

(in: Krebs, 2001)


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Principio da exclusão competitiva

G.F. Gause 1934 If two species, with the same niche, coexist in the sameecosystem, then one will be excluded from the community due to intensecompetition.

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Nicho e Principio de Exclusão Competitiva

http://www.saburchill.com/IBbiology/chapters02/035.html

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Nicho ecológico; Habitat e Migrações

Alterações Nicho

ecológico

MIGRAÇÕESDISPERSÃOMudança

Habitat

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MIGRAÇÃO e DISPERSÃO

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Migração e Dispersão

Migrações da população humana It is widely agreed upon that original routes of human migration began with emigrations from Africa into the Mideast, Asia, and Europe, and only much later from Asia to the Americas. Exactly when and how migrations occurred is highly debated. Nonetheless, it is clear that people encountered and overcame substantial geographic and climatic barriers, including deserts, mountain ranges, bodies of water, and glaciers (especially during periodic Ice Ages). http://encarta.msn.com/media_461562983/routes_of_human_migration.html

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Migrações das populações humanas para junto da costa

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► MIGRAÇÃO: movimento activo e direccional, intencional e organizado de vários indivíduos de um local para outro

Migrações invernais de aves – movimento dirigido.

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► DISPERSÃO: movimento passivo, individual e aleatório, através qual os indivíduos se afastam dos progenitores e co-específicos

Componentes físicas da dispersão

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Padrões espaciais de distribuição

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Objectivos das migrações: porquê migrar?

Objectivos principais das migrações activas:

► Procura de alimento

► Procura de par para reprodução

► Procura de condições adequadas para areprodução

► Procura de condições ambientais mais favoráveis à sobrevivência

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Objectivos das dispersões:Objectivos principais da dispersão:

► Redução da densidade num local (Ex.: relativamente aos progenitores que podem ganhar a competição)

► Acção de descoberta/pesquisa de novos habitats (Ex.: substrato)

► com retorno - Ex.: invertebrados marinhos ► sem retorno - Ex.: sementes; invertebrados

água doce

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Tipos de migrações ⇒ com múltiplos retornos⇒ com um único retorno⇒ num único sentido

Exemplos de migrações diárias de zooplâncton, com múltiplos retornos:

⇒ com múltiplos retornos

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alimentação

reprodução

Exemplos de migrações com múltiplos retornos: migrações sazonais de baleias

⇒ com múltiplos retornos

Tipos de migrações

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⇒ com um único retorno


Exemplos da migração do salmão – retorno para reprodução – peixe anádromo.

Anádromo - Diz-se dos peixes ou outros animais aquáticos que se reproduzem em água doce mas se desenvolvem até à forma adulta no mar, como o salmão.

A

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⇒ com um único retorno


“memória olfactiva”Exemplos da migração da enguia – peixe catádromo.

Catádromo – Diz-se que são catádromos os peixes ou outros animais aquáticos que se reproduzem no mar, mas se desenvolvem até à forma adulta em água doce, como as enguias.

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⇒ num único sentido


Geração N Geração N+1

Borboleta Vanessa atalanta(reproduz-se em ambos os extremos da migração o quepermite manutenção das populações no local de origem).

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Factores que condicionam a dispersão

► características do habitat- nível de consistência

► características do nicho ecológico- factores ambientais bióticos e abióticos

► características dos indivíduos- sexo dos indivíduos- características genéticas- fase do ciclo de vida- existência de estratégias de dispersão

tipo de desenvolvimento larvardormência e retardamento da metamorfose

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Factores que condicionam a dispersão • Características dos indivíduos ► influência da fase do ciclo de vida

Diferenças na capacidade de dispersão de invertebradosmarinhos e de água doce, segundo a fase do ciclo de vida

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Factores que condicionam a dispersão • Características dos indivíduos ► tipo de estratégia de dispersão

Estratégias passivasAs sementes de muitas plantas das florestas possuem:

- espinhos- formas e cores atractivas- peso reduzido

Dispersão de sementes de eucalipto: a) a partir de uma floresta e, b) a partir de uma árvore isolada

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Factores que condicionam a dispersão Estratégias passivas

Os ovos planctónicos de peixes e de invertebrados são ricos em substâncias lipídicas

As algas planctónicas (fitoplâncton) possuem prolongamentos, espinhos e ramificações

Transporte passivo em estruturas flutuantes

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Factores que condicionam a dispersão Estratégias activas

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Retenção de larvas de bivalves na Ria Formosa –factores hidrodinâmicos + duração da vida planctónica.

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Vários estímulos são responsáveis pela selecção do local para fixação – influência do comportamento larvar.

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• Características dos indivíduos ► tipo de desenvolvimento larvarFactores que condicionam a dispersão

desenvolvimento larvar planctónicoplanctotróficolecitotrófico

desenvolvimento directo (não planctónico)

PROGENITORES

Des. DIRECTO

Des. LECITOTRÓFICO

Des. PLANCTOTRÓFICO

Amplitude de dispersão

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► características do desenvolvimento larvar planctotrófico


→ ovos numerosos de pequenas dimensões→ pequena quantidade de vitelo por ovo→ larvas de pequenas dimensões e com pouco vitelo→ larvas planctónicas alimentam-se exogenamente

exposição aos predadores

maior duração da vida planctónica

dependência da disponibilidade

alimentar do meio

amplitude de dispersão muito elevada

This specimen of a giant spider crab, Macroregonia macrochira, was taken from 950 m on Murray Seamount on June 27, 2002. This ovigerous female was stationary on a large rock and carrying a large clutch of relatively small diameter eggs, which is typical of a planktotrophic larval strategy

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► características do desenvolvimento larvar lecitotróficoFactores que condicionam a dispersão

→ menor número de ovos e de maiores dimensões→ maior quantidade de vitelo por ovo→ larvas de maiores dimensões e com muito vitelo→ larvas planctónicas alimentam-se endogenamente

(exogenamente antes da fixação)

< exposição aos predadores

menor duração da vida planctónica

< dependência da disponibilidade alimentar do meio

amplitude de dispersão reduzida

This ovigerous female scarlet king crab, Lithodes couesi, was taken from 950 m on Murray Seamount during an Alvin dive on June 27, 2002. The relatively small amount and large diameter of eggs is typical of a lecithotropic crab's early life history strategy.

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► características do desenvolvimento directo


→ poucos ovos de grandes dimensões→ grande quantidade de vitelo por ovo→ não há a fase de larva planctónica→ dos ovos eclodem juvenis completamente formados

dispersão inexistente (ou quase)

Bivalve Abra alba desenvolvimentodirecto

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• Características dos indivíduos

► capacidade de dormência e retardamento da metamorfose


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• Características dos indivíduos

► capacidade de dormência e retardamento da metamorfose


→ plantas - dormência primária

→ animais - diapausa ou dormência secundáriaEx.: Artemia salina

- retardamento da metamorfoseEx.: larvas planctónicas colonizaram ilhas recém-formadas no Oceano Pacífico

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Evidências de não dispersão Retenção larvar:

→ nerítica e oceânica→ estuarina

Vantagens: → Assegurar a reprodução→ Permitir a manutenção em

locais favoráveis

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Estratégia reprodutiva e dispersãoM ELHOR ESTRATÉGIA REPRODUTIVA

polimorfismo

descendentes descendentes

com + sem capacidade de dispersão capacidade de dispersão

Polimorfismo em diferentes espécies que se traduz pela produção de descendentes com diferentes capacidades de dispersão, na mesma geração.

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Estratégia reprodutiva e dispersãoPolimorfismo dos descendentes:

Plantas do deserto Gymnarrhenamicrantha

Insectos com e sem asas

Insectos com asas de diferentes dimensões

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Vantagens e desvantagens da migração e da dispersão

► descoberta de locais com melhores condições

► redução da competição com progenitores

► reduzir taxas de extinção

► afastamento de locais colonizados pelos adultos (adequados à vida da espécie)

► afastamento de indivíduos da mesma espécie e redução da probabilidade de reprodução

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Consequências ecológicas da dispersão

Relação entre amplitude da dispersão (p.ex. como resultado do tipo de desenvolvimento larvar) e as taxas de extinção e especiação.

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Referências e bibliografia:

Begon, M., Townsend, C. R. & Harper, J. L. (2006). Ecology. From individuals to ecosystems, 4 th edition. Blackwell Publishing, Malden.

Morrison, M. L. (2002). Wildlife restoration. Techniques for habitat analysis andanimal monitoring. Island Press, Washington.

Odum, E. P. (1971). Fundamentals of Ecology. Saunders College Publishing, Philadelphia.

Raffaelli, D. & Hawkins, S. (1996). Intertidal ecology. Chapman & Hall, London.

Smith, R. L. & Smith, T. M. (2001). Ecology and Field Biology, 6th edition. Benjamin Cummings, San Francisco.

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