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Comunidades IComunidades I
BIE-212: Ecologia
Licenciatura em Geociências e Educação Ambiental
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ProgramaPrograma
IntroduIntroduççãoão
MMóódulo I: Organismosdulo I: Organismos
MMóódulo II: Populadulo II: Populaççõesões
MMóódulo III: Comunidadesdulo III: Comunidades
-- Padrões espaciaisPadrões espaciais
-- Padrões temporaisPadrões temporais
MMóódulo IV: Ecossistemasdulo IV: Ecossistemas
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•• DefiniDefiniççãoão
-- SuperSuper--organismoorganismo
-- IndividualistaIndividualista
•• Padrões de riquezaPadrões de riqueza
-- ProdutividadeProdutividade
-- HeterogeneidadeHeterogeneidade
-- RelaRelaçção espão espééciecie--áárearea
-- Biogeografia de ilhasBiogeografia de ilhas
•• Resumo da aulaResumo da aula
Roteiro da aulaRoteiro da aula
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NNííveis de organizaveis de organizaççãoão
ORGANISMOORGANISMO
POPULAPOPULAÇÇÃOÃO
COMUNIDADECOMUNIDADE
ECOSSISTEMAECOSSISTEMA BIOSFERABIOSFERA
ComunidadeComunidade éé o o conjuntoconjuntodas das populapopulaççõesões queque coco--
ocorremocorrem emem um dado um dado local local emem um dado tempoum dado tempo
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Floresta tropical Floresta boreal
Ecologia de comunidades é a ciência que busca compreender a maneira pela qual agrupamentos de espécies estão
distribuídos na natureza
DefiniDefiniççãoão
SuperSuper--organismo ou um punhado de esporganismo ou um punhado de espéécies?cies?
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SuperSuper--organismoorganismo
Do mesmo modo que os organismos, as comunidades não só têm um crescimento e desenvolvimento próprios, como também evoluem de comunidades predecessoras. Elas possuem uma ontogenia que podemos
estudar, da mesma forma que fazemos com indivíduos e espécies.
Frederic Clements(1874-1945)
CARACTERCARACTERÍÍSTICASSTICAS
•• Sistemas fechadosSistemas fechados
•• Limites clarosLimites claros
Do mesmo modo que os organismos, as comunidades não só têm um crescimento e desenvolvimento próprios, como também evoluem de comunidades predecessoras. Elas possuem uma ontogenia que podemos
estudar, da mesma forma que fazemos com indivíduos e espécies.
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IndividualistaIndividualista
A vegetação de uma área é meramente o resultado de dois fatores: a migração variável
e fortuita das plantas e o ambiente, que éigualmente variável. Por isso, não há nenhuma razão inerente para que duas áreas da Terra
tivessem exatamente a mesma vegetação.
Henry Gleason (1882-1975)
CARACTERCARACTERÍÍSTICASSTICAS
•• Sistemas abertosSistemas abertos
•• Limites pouco definidosLimites pouco definidos
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DiferenDiferenççasas
Gradiente ambiental
Den
sid
ad
e
po
pu
laci
on
al
•• Resultado da Resultado da
sobreposisobreposiçção fortuita de ão fortuita de
ááreas de ocorrênciareas de ocorrência
•• EspEspéécies ocorrem cies ocorrem
juntas porque possuem juntas porque possuem
requerimentos abirequerimentos abióóticos ticos
similaressimilares
Individualista
Ecótonos?
Gradiente ambiental
Den
sid
ad
e
po
pu
laci
on
al
Super-organismo
Ecótono Ecótono
•• Complexos coComplexos co--
evoluevoluíídos de espdos de espééciescies
•• EspEspéécies ocorrem cies ocorrem
juntas porque estão juntas porque estão
envolvidas em envolvidas em
interainteraçções biões bióóticas ticas
obrigatobrigatóóriasrias
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Limites claros ou pouco definidos?Limites claros ou pouco definidos?
Planície pantaneira
Cheia Vazante
Peixes
?? !!
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Espécie 1
Espécie 2
Espécie 3
Espécie 4
Espécie 5
Espécie 6
Espécie 7
Espécie 8
Espécie 9
Espécie 10
Espécie 11
Espécie 12
Espécie 13
Espécie 14
Espécie 15
Gradiente ambiental
Ambiente A Ambiente BEcótono
Com
posi
ção
Gradientes ambientaisGradientes ambientais
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Robert Whittaker(1920 -1980)
Vegetação em encostas no sul da Califórnia
Gradientes ambientaisGradientes ambientais
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Gradientes ambientaisGradientes ambientais
Den
sida
de p
opul
acio
nal
Montanhas Siskyou (Oregon)
Montanhas Santa Catalina (Arizona)
Gradiente de umidadeÚmido Seco
Distribuições contínuas de
espécies são a regra na natureza
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Gradientes ambientaisGradientes ambientais
Zona de intolerância
Zona de estresse
fisiológico
Espécie ausente
Espécie rara
Limite inferior de tolerância
Gradiente ambiental
ÓtimoLimite superior de tolerância
Espécie abundante
Zona de estresse
fisiológico
Espécie rara
Zona de intolerância
Espécie ausente
FATORES LIMITANTESFATORES LIMITANTES
Espécies se distribuem independentemente
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Sistemas abertosSistemas abertos
-
+-
-+
++
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Sistemas abertosSistemas abertos
Efeito da presenEfeito da presen çça de peixes sobre...a de peixes sobre...
Com peixes
Sem peixes
Libé
lula
s
(indi
vídu
os/5
min
)
Com peixes
Sem peixes
Abe
lhas
(vis
itant
es/2
0 m
in)
Número de abelhas visitando flores
Abundância de libélulas na borda dos lagos
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Perguntas de U$ 1.000.000,00Perguntas de U$ 1.000.000,00
1. Há padrões espaciais de riqueza de
espécies?
2. Se existem padrões, quais seriam suas
causas?
3. Por que algumas comunidades têm
mais espécies que outras?
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Propriedades emergentesPropriedades emergentes
Comunidade 1Comunidade 1
Comunidade 2Comunidade 2
RiquezaRiqueza
NNúúmero de espmero de espééciescies
Abundância relativaAbundância relativa
FreqFreqüüência de indivência de indivííduos de cada duos de cada espespéécie em relacie em relaçção ao total de ão ao total de
indivindivííduosduos
DiversidadeDiversidade
ÍÍndice que integra a riqueza e ndice que integra a riqueza e abundância relativa das espabundância relativa das espééciescies
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Padrões de riqueza de espPadrões de riqueza de espééciescies
Há padrões espaciais de riqueza de
espécies?
Riqueza Padrão global de riqueza de mamíferos
A riqueza de espécies geralmente aumenta das latitudes maiores para as latitudes menores
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Padrões de riqueza de espPadrões de riqueza de espééciescies
• Causas históricas
•• Comunidades de zonas polares e Comunidades de zonas polares e
temperadas são mais afetadas por temperadas são mais afetadas por
eventos de extineventos de extinçção durante ão durante
glaciaglaciaççõesões
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Padrões de riqueza de espPadrões de riqueza de espééciescies
• Causas ecológicas
Temperatura no verão (Temperatura no verão (ººC)C) Temperatura da Temperatura da áágua (gua (ººC)C)
Riq
ueza
Riq
ueza
Riq
ueza
Riq
ueza
AVESAVES CARAMUJOS MARINHOSCARAMUJOS MARINHOS
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Antes de avançarmos, éimportante
perguntar uma coisa...
Nú
mero
de m
ort
es
em
aci
den
tes
com
h
elicó
pte
ro n
os
EU
A
Número de filmes estrelados por Nicolas Cage
CORRELAÇÃO NÃO IMPLICA RELAÇÃO DE
CAUSA-EFEITO !!!
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Produtividade e riquezaProdutividade e riqueza
Aumento da Aumento da temperaturatemperatura
Aumento da Aumento da produtividadeprodutividade
Mais alimento Mais alimento dispondispon íívelvel
Aumento da Aumento da riquezariqueza
RelaRelaçção causal entre produtividade e riquezaão causal entre produtividade e riqueza
RECURSOS
ESPESPÉÉCIESCIES
RECURSOS
ESPESPÉÉCIESCIES
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EvapotranspiraEvapotranspira ççãoão (mm/ano)(mm/ano)
Riq
ueza
de
esp
Riq
ueza
de
esp
éé cie
sci
es
Endotérmicos
Ectotérmicos
•• Melhor utilização de recursos
• Mais energia para reprodução
•• Menor gasto com manutenção de temperatura corporal
• Mais energia para reprodução
Produtividade e riquezaProdutividade e riqueza
A evapotranspiração é uma medida que informa sobre as
condições de temperatura e umidade relativa
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Paradoxo do enriquecimentoParadoxo do enriquecimento
Parcelas Parcelas controlecontrole
2020--30 esp30 espééciescies
Parcelas enriquecidas com NParcelas enriquecidas com N
Dominância de um Dominância de um capim excapim exóóticotico
Produtividade e riquezaProdutividade e riqueza
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Paradoxo do enriquecimentoParadoxo do enriquecimento
K + PK + P
Riq
ueza
Riq
ueza
Espécies de árvores em florestas da Malásia em função da
disponibilidade de nutrientes no solo
Pluviosidade (mm/ano)Pluviosidade (mm/ano)
Riq
ueza
Riq
ueza
Espécies de roedores em Israel em função da precipitação anual
Produtividade e riquezaProdutividade e riqueza
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Padrões de riqueza de espPadrões de riqueza de espééciescies
HETEROGENIDADEHETEROGENIDADE
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Heterogeneidade e riquezaHeterogeneidade e riqueza
HETEROGENIDADE CLIMHETEROGENIDADE CLIMÁÁTICATICA
CondiCondiçções de extrema variaões de extrema variaçção de temperatura limitam o ão de temperatura limitam o nnúúmero de espmero de espéécies que podem viver em um dado local cies que podem viver em um dado local
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HETEROGENIDADE AMBIENTALHETEROGENIDADE AMBIENTAL
Montanhas inserem heterogeneidade na paisagem
Diferentes fisionomias de cerrado possuem diferentes heterogeneidade
CamposCampos
Matas de Matas de galeriagaleria
Heterogeneidade e riquezaHeterogeneidade e riqueza
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Como a heterogeneidade ambiental pode aumentar a Como a heterogeneidade ambiental pode aumentar a riqueza de espriqueza de espéécies?cies?
Maior heterogeneidade = Maior diversidade de recursos
Heterogeneidade e riquezaHeterogeneidade e riqueza
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10 20 30 40 50
3
6
9
12
15
18
21
Riqueza de plantasRiqueza de plantas
Riq
ueza
de i
nse
tos
Riq
ueza
de i
nse
tos
herb
herb
íí vo
ros
vo
ros
A riqueza de espA riqueza de espéécies de insetos herbcies de insetos herbíívoros aumenta em voros aumenta em funfunçção do não do núúmero de espmero de espéécies de plantas hospedeiras cies de plantas hospedeiras
Heterogeneidade e riquezaHeterogeneidade e riqueza
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1. Dificuldade de separar diferentes efeitos
2. Pelo menos 28 hipóteses para o gradiente latitudina l
Padrões de riqueza de espPadrões de riqueza de espééciescies
Heterogeneidade Heterogeneidade ambientalambiental
Distância de Distância de dispersãodispersão
Gra
die
nte
lati
tud
inal
Gra
die
nte
lati
tud
inal
(tem
pera
tura
e p
rod
uti
vid
ad
e)
(tem
pera
tura
e p
rod
uti
vid
ad
e)
MamMamííferos da feros da AmAméérica do Norterica do Norte
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Padrões de riqueza de espPadrões de riqueza de espééciescies
Como comunidades podem comportar mais espComo comunidades podem comportar mais espéécies?cies?
MODELO GERALMODELO GERAL
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1. Maior diversidade de recursos1. Maior diversidade de recursos
2. Maior especializa2. Maior especializa çção das ão das espesp éécies no uso de recursoscies no uso de recursos
3. Maior sobreposi3. Maior sobreposi çção no uso de ão no uso de recursos entre as esprecursos entre as esp ééciescies
4. Satura4. Satura çção (uso de toda a ão (uso de toda a diversidade de recursos)diversidade de recursos)
Padrões de riqueza de espPadrões de riqueza de espééciescies
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Padrões de riqueza de espPadrões de riqueza de espééciescies
Separação de microhabitat
Separação de dieta
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RelaRelaçção espão espééciecie--áárearea
ÁÁreas maiores possuem maior nreas maiores possuem maior n úúmero de espmero de esp éécies...cies...
ÁÁrea (hectares)rea (hectares)
NNúú
mer
o de
esp
mer
o de
esp
éé cie
sci
es
ÁÁrea (Kmrea (Km 22))
Aves em parques nacionais dos EUAAves em parques nacionais dos EUA MamMamííferos em topos de montanhasferos em topos de montanhas
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RelaRelaçção espão espééciecie--áárearea
...porque possuem maior heterogeneidade de habitats ou ...porque possuem maior heterogeneidade de habitats ou microhabitatsmicrohabitats ......
lnln ÁÁrea (hectares)rea (hectares) NNúúmero de habitatsmero de habitats
lnlnR
ique
za d
e es
pR
ique
za d
e es
p ééci
esci
es
lnlnR
ique
za d
e es
pR
ique
za d
e es
p ééci
esci
es
Riqueza de mamRiqueza de mamííferos australianosferos australianos
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RelaRelaçção espão espééciecie--áárearea
...ou simplesmente porque possuem mais espa...ou simplesmente porque possuem mais espa ççoo
ln Volume de água (ml)
lnR
ique
za d
e es
péci
es
Macroinvertebrados aquáticosBromélias-tanque
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RelaRelaçção espão espééciecie--áárearea
Mas será que sóa área importa?
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Biogeografia de ilhasBiogeografia de ilhas
Distância (103 km)
Riq
ueza
na
ilha
/ Riq
ueza
no
cont
inen
te
Anos
Riq
ueza
s de
pla
ntas
na
ilha
Dispersas pelo vento
Dispersas por animais
Dispersas pela água
MacArthur & Wilson (1963)
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Biogeografia de ilhasBiogeografia de ilhas
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Biogeografia de ilhasBiogeografia de ilhas
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Desenho de reservas biolDesenho de reservas biolóógicasgicas
MelhorMelhor PiorPior Por quê?Por quê?
Áreas maiores são melhores que áreas menores porque comportam mais espécies e mais indivíduos de cada espécie
Áreas intactas são melhores que áreas fragmentadas porque comportam mais espécies e não há problemas de dispersão
Áreas próximas são melhores que áreas isoladas porque facilitam dispersão e a colonização em caso de extinção local
Disposição agrupada é melhor que disposição linear porque facilitam dispersão entre áreas
Áreas conectadas por corredores são melhores do que áreas isoladas porque a dispersão é facilitada
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Desenhos de reservas biolDesenhos de reservas biolóógicasgicas
MelhorMelhor PiorPior
Por quê?Por quê?Reservas circulares são melhores que reservas com outros formatos porque a relação borda / área é a menor possível
EFEITO DE BORDAEFEITO DE BORDA
Riqueza de espécies
Mortalidade de árvores
Herbivoria
Processos ecológicos
Dispersão por mamíferos e aves
Predação em ninhos de aves
Cobertura do dossel
Densidade de árvores
Vegetação
Densidade de lianas
Luminosidade
Temperatura do ar
Umidade do solo
Umidade relativa do ar
Fatores abióticos
Menor na borda
Maior na borda
Característica
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Resumo da aulaResumo da aula
Gradiente ambiental
Den
sid
ad
e
po
pu
laci
on
al
• Comunidades são sistemas abertos, sem limites claros e resultado da sobreposição de espécies ocorrem juntas po rque possuem requerimentos abióticos similares
• A riqueza de espécies em uma comunidade pode ser influenciada pela produtividade, heterogeneidade e pe la área
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1. Maior diversidade de recursos1. Maior diversidade de recursos
2. Maior especializa2. Maior especializa çção das ão das espesp éécies no uso de recursoscies no uso de recursos
3. Maior sobreposi3. Maior sobreposi çção no uso de ão no uso de recursos entre as esprecursos entre as esp ééciescies
Resumo da aulaResumo da aula
Como comunidades podem comportar mais espComo comunidades podem comportar mais espéécies?cies?
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INTERVALO!INTERVALO!
VOLTAMOS EM VOLTAMOS EM 20 MINUTOS20 MINUTOS
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Resumo da aulaResumo da aula
A teoria de biogeografia de ilhas faz previsões sobre c omo a riqueza de espécies em uma mancha ambiental deve vari ar em
função da área e da distância até a fonte colonizado ra
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EGrande
EPequena
Grande
Pequena
Tax
a
Número de espécies na Ilha
SP SG
TAMANHO DA ILHA
TAXA DE EXTINÇÃO (E)
Biogeografia de ilhasBiogeografia de ilhas
Colonização de novas espécies