Ecologia II - Resumo

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Ecologia II Módulo I
Aula 1 - Definições, padrões e processos I
A nossa primeira aula é de definições que estão relacionadas a Ecologia de comunidades. Depois
vamos discutir um pouquinho dos possíveis padrões que a gente encontra, e processos que estão por
trás desses padrões, dentro do que a gente chama comunidades biológicas ou comunidades bióticas.
Uma das mais básicas porém não tão simples é a definição de biodiversidade. Só que de fato não é um
conceito simples ele é um conceito que abrange um conjunto de elementos muito amplo, então a
biodiversidade a gente pode considerar que está relacionado a variabilidade genética dentro de um
determinada população ou de uma determinada comunidade, pode-se considerar a variabilidade que
existe entre fenótipos dentro de uma espécie, uma variabilidade de espécie dos mais diferentes grupos
e também a variabilidade de ecossistemas, uma determinada região.
Este termo foi cunhado em um marco muito importante para a convenção biológica, a Eco 92. Definição
Biodiversidade: “Variabilidade de organismos vivos de todas as origens… compreendendo a
diversidade dentro das espécies, entre espécie e de ecossistemas" (CBD 1992). Engloba um
conjunto de elementos muito amplo, e que muitas vezes não é muito simples de correlacionar esses
elementos no nosso estudo de ecologia.
Questões Críticas:
- É possível integrar os componentes de algo tão amplo?
- A gente consegue identificar padrões de biodiversidade na natureza? Será que esses padrões
são evidentes, são claros?
- Quais são os processos que podem explicar esses padrões, os mecanismos que estão por trás
desse padrão que a gente tá enxergando na natureza?
- Qual a importância de estudarmos esses padrões e processos?
- E por fim, como a gente consegue descrever e quantificar a biodiversidade?
Estas são questões centrais dentro da ecologia e estão intimamente relacionadas a Ecologia de
comunidades.
Definição de Ecologia de comunidades: Estudo dos padrões de diversidade, abundância e
composição de espécies nas comunidades, e dos processos por trás desses padrões.
Nesse sentido, pode-se lançar uma série de questões associadas ao estudo da ecologia de
comunidades e poderia ser, por exemplo:
- Como os conjuntos de espécies e suas abundâncias estão distribuídas na natureza?
- Como eles são influenciados pelo ambiente e pelas interações entre populações?
- Como esse conjunto de espécies pode afetar o funcionamento e os serviços dos ecossistemas?
(Questão bastante atual e vem ganhando muita força nas discussões, inclusive nas discussões
políticas).
Níveis de Organização
Uma breve recapitulação de um conceito importante são os níveis de organização biológica. Esses
níveis são utilizados para conseguir estudar biologia (uma área muito ampla). Tende-se a encaixar os
elementos da biologia de uma determinada maneira, lógico com alguns critérios. E dentro da ecologia,
especificamente, é muito comum a gente começar do nosso menor nível e mais comumente estudada
na ecologia (não é regra hoje em dia existe, por exemplo, uma disciplina chamada Ecologia, molecular
onde a gente já é compreende muito mais a função dos genes, dentro dos padrões ecológicos do que a
gente encontra na natureza). Mas é muito comum a gente começar os estudos de Ecologia no nível de
organismo e aí subir esses níveis.
- Organismo
- População
- Comunidade
- Ecossistema
- Biosfera
É importante ressaltar que cada um desses níveis eles vão ter parâmetros e objetos de estudos
específicos. Por exemplo, nas populações, o que a gente pode medir como parâmetro importante (ex.
a taxa de natalidade ou a taxa de mortalidade, emigração e imigração, elementos super importantes
quando a gente está estudando população. Quando a gente passa para o nível, por exemplo, de
ecossistema, a gente já vai trabalhar com o fluxo de energia, com a ciclagem de nutrientes. Já na
comunidade, a gente vai desenvolver parâmetros também muito característicos desse nível de
organização biológica como ,por exemplo, a diversidade de espécies, abundância de indivíduos entre as
diferentes espécies de um determinado local e por aí vai...
Um ponto que volta à tona é como é que a gente consegue integrar esses níveis, é possível integrar?
(questionamento inicial: sobre biodiversidade e isso também se aplica aqui a integração dos níveis de
organização biológica).
Ao longo do desenvolvimento da ecologia como ciência, foi muito frequente os ecólogos estudarem e
terem dois grandes paradigmas. Chama-se de paradigmas, um bloco de conhecimento e de estudos
científicos.
1. Paradigma populacional: Muito interesse nas interações entre indivíduos e espécies, está
interessado no comportamento dos organismos, na ontogenia, evolução de uma determinada
espécie, nas características genéticas e na ecofisiologia daquela espécie.
2. Paradigma ecossistêmico: Mais preocupado com características ambientais, com
características de ciclagem dos nutrientes, do fluxo energia, da biogeoquímica, de elementos
naquele sistema, características como, climatologia, hidrologia e geologia.
O estudo das Comunidades Biológicas é visto como um meio muito importante e adequado para a gente
tentar e justamente integrar mais esses dois grandes paradigmas da ecologia. A comunidade por ser um
conjunto de populações (como a gente vai ver), e por seu componente biótico dos ecossistemas, ela
teoricamente tem essa capacidade boa de integração desses dois grandes paradigmas da ecologia.
Definição de Comunidade: uma primeira definição muito crua mas que abrange basicamente o
que mais importa no conceito, que é um conjunto de espécies diferentes que coabitam uma
determinada área ao mesmo tempo. Ou seja, a comunidade trabalha com conjunto de
organismos de diferentes espécies que coabitam uma área num determinado tempo. Por
exemplo, se estuda uma comunidade de um lago, pode-se trabalhar com espécies de aves que estão
associadas a esse lago, com espécies de plantas aquáticas, de insetos aquáticos, de mamíferos, de
peixe e por aí vai...Outras definições de comunidade que já inserem em alguns elementos mais
complexos e refinados - isso torna o estudo das comunidades um pouco ingrata às vezes. Seria:
Agrupamento de espécie que interagem em menor ou maior intensidade e frequência. Então aqui
já está se falando que a definição de comunidade pressupõem que existe interação entre espécies.
Uma outra definição que também pode-se encontrar nos livros e textos é que seria um conjunto de
espécies que concorre numa localidade dominada por uma característica física ou por espécie
predominante, gerando uma fisionomia identificável. Ou seja, é um conjunto de espécies que
co-ocorrem numa determinada área dominada por uma característica física ou por espécies
predominantes que está integrada, está delimitada espacialmente. Por exemplo, quando a gente
compara uma comunidade de floresta de conífera com uma comunidade de lago, elas podem ser
contíguas (ocorrer uma do lado da outra), mas fisicamente consegue enxergar dois compartimentos
com características físicas e predomínio de espécies muito diferentes, claramente é diferente, ou seja,
existe uma delimitação espacial do que que é a nossa comunidade, ou seja, uma comunidade ela vai
terminar onde a outra comunidade vai começar. Ou seja, onde a fitofisionomia vai mudar ou a
fisionomia, se a gente não estiver falando especificamente de comunidades vegetais.
Essa delimitação espacial das comunidades é um dos problemas conceituais e operacionais mais
críticos dos estudos de ecologia de comunidades, essa é uma briga super antiga e que vem do início do
século passado e começou muito com essa polarização bem forte entre dois ecólogos vegetais super
importante na época e até hoje.
- Clemensts: conceitua a comunidade como algo com uma entidade fechada. Fala que uma
comunidade seria um agrupamento de espécies com limites de distribuição similares, sendo que
estas são fortemente ligadas entre si, ou seja, existe interação forte entre essas espécies que
estão dentro desses limites de distribuição e constituem partesde um todo indissociável. Então
essa daí é chamada de uma visão holística da comunidade ou um super organismo, ou seja,
cada espécie que que ocorre dentro de uma determinada área, ela vai ser importante a ponto
que se você tirá-la de lá, ela vai ser vital para aquela comunidade ali. E ela é análoga a um
órgão de um determinado organismo, então, por isso seria uma comunidade também chamada
de um super organismo.
- Gleason: conceito de comunidade aberta. Fala que não existem limites exatos, na verdade não
existe nem agrupamentos, o que ocorre que as espécies elas estão coexistindo devido
simplesmente a similaridades na utilização de recursos, nas tolerância às condições ambientais
daquela localidade, e em boa parte é ao próprio acaso. Então por chance, uma determinada
espécie ocorreu ali uma outra espécie também ocorreu e elas estão naquele momento e naquela
localidade ali coexistindo, mas não existe de fato essa integração, esse agrupamento. Logo, isso
foi chamado de uma visão individualista da comunidade e também de um Continuum.
Representações gráficas dessas duas visões.
Imagine que cada curvinha que vocês estão vendo, é uma espécie diferente que tem a sua abundância
ao longo de um gradiente ambiental. É um gradiente de altitude, então, na parte mais à esquerda do
gráfico são altitudes pequenininhas e na parte mais à direita do gráfico são altitudes maiores variando aí
de 100 metros de altitude até 3.000 metros de altitude. E aí as espécies estão distribuídas aí ao longo
desse gradiente ambiental no gráfico de cima. Neste podemos observar claramente que são formados
agrupamentos, então existem espécies que só vão ocorrer ali no determinado no pedaço desse
gradiente junto com outras espécies que também só vão ocorrer nesse determinado pedaço desse
gradiente, logicamente.
Existem algumas espécies, por exemplo, a curva da espécie A, que ocorre em alguns indivíduos
(pouquinho ali na nessa primeira etapa do gradiente), e outros indivíduos estão mais lá no final a
espécie B (essa essa linha verde escura) é uma espécie que ocorre de forma mais constante,
homogênea e ao longo desse gradiente, mas a gente consegue enxergar agrupamentos relativamente
claro e por outro lado quando a gente olha o gráfico inferior ao longo desse gradiente aí que pode ser
também um gradiente é de altitude, percebemos que existem espécies que estão se sobrepondo, ou
seja naquele pedacinho ali do gradiente existem espécies que estão sobrepostas naquela localidade,
porém não existe necessariamente um agrupamento, não existe sempre aquele conjunto de espécies
que tá ali naquele mesmo local e não vai ocorrer em um outro local e vice-versa.
Nesse caso, o gráfico acima é uma representação do que seria comunidades fechadas, e o
gráfico abaixo seria as comunidades abertas (visão do Gleason). Uma particularidade
principalmente quando se fala de comunidade que tem uma delimitação espacial mais clara, ou seja, as
comunidades mais perto do que seria comunidade fechada seriam essas zonas de intercessão. Eu não
sei se já ouviram esse termo antes né mas a gente chama essas zonas de ecótonos, então, é um
conceito bastante utilizado dentro da ecologia e denota justamente uma zona de transição ambiental,
uma zona de transição entre comunidade, onde você tende a encontrar espécies em geral em menor
abundância dessas espécies (porque você tá pegando indivíduos de espécies de uma determinada área
ou indivíduos e de outras espécies de uma outra determinada área você tende a ter a essas zonas de
transição). Estes são exemplos extremos, então é uma polarização que ocorreu bastante no início do
século passado.
Na ecologia real, mesmo quando a gente vai na natureza e estuda a ecologia em um determinado
ambiente a gente não tá vendo o preto e branco, a gente tá o gradiente desse meio do caminho o
`'Cinquenta Tons de Cinza”. Na verdade, o que é mais aceito. Os nossos estudos empíricos, eles vão se
encaixar no meio do caminho, então, vão ter comunidades com características mais fechadas e outras
comunidades vão ter características mais abertas e isso vai depender muito do seu foco de estudo, vai
depender muito do seu sistema de estudo, e é por isso que é tão importante esse conceitos ficarem
muito claros quando um pesquisador tá escrevendo um trabalho sobre ecologia de comunidade.
Um outro ponto também que pode ser problemático é a escala que a gente está considerando quando a
gente estuda comunidade. Alguns autores consideram que um bioma como um todo pode ser
considerado uma comunidade, então, uma grande região tá ali contemplando um conjunto de espécies
coexistindo ao mesmo tempo. Pode-se trabalhar numa escala um pouquinho menor, exemplo, numa
floresta que está dentro desse grande bioma, e é uma floresta que vai contemplar aí árvores, aves,
insetos, mamíferos e a gente vai estudar essa comunidade florestal. Podemos trabalhar simplesmente
com os invertebrados que estão associados ao oco de árvores dessa floresta.
Logo, já é uma outra delimitação espacial numa escala muito menor que a gente pode chamar de
comunidade também (nesse sentido, a comunidade de vertebrado oco de árvores de uma determinada
floresta). Pode-se trabalhar também com comunidade de microrganismos de um determinado mamífero
que vive nessa floresta. Perceba o quanto que a escala que a gente vai trabalhar é amplamente variável
e novamente a gente precisa deixar claro o que é essa escala e o que de fato a gente está trabalhando.
Em geral, na prática é muito comum existir em algum exercício, alguns recortes para a gente estudar a
comunidade. Chama-se de um recorte operacional o que vai delimitar a comunidade dentro de limites
que a gente consiga estudar. Então um recorte muito comum é considerar um grande grupo taxonômico
(voltando aqui no exemplo da floresta). É muito mais comum a gente encontrar estudos de ecologia de
propriedades que vão lidar, por exemplo, só com a comunidade arbórea dessa grande floresta. E aí,
enquanto outros estudos vão lhe dar uma comunidade de mamíferos, outros estudos de aves - a
comunidade de ave. Por exemplo, nesse caso das aves, as árvores que estão nesse sistema elas não
entrariam na quantificação da diversidade mas entram, por exemplo, na estruturação na descrição do
ambiente, do habitat.
Para tentar deixar esse conceito de comunidade um pouco mais flexível (que é um conceito super
amplo e complexo), é muito comum a gente ver na literatura o termo Assembleia, que refere-se a
nada mais do que uma comunidade sem tantos pressupostos conceituais. Uma assembleia seria
todas as espécies em uma área definida, mas não necessariamente considera as interações
entre as espécies, deixa de lado esse pressuposto de alguns conceitos de comunidade e que
deveriam incluir as interações em três pés. Dentro do conceito de Assembleia não necessariamente
a gente tem que estar preocupado se essas espécies estão interagindo ou não, tem que estar
preocupado se estas estão coexistindo numa determinada localidade ao mesmo tempo.
Conceito de assembled: em geral elas são investigações restritas a um grupo taxonômico específico, vai
ser restrita, por exemplo, as aves ou vai ser restrita às árvores ou os mamíferos.
Outros termos que podemos encontrar na literatura hoje em dia, estão um pouco em desuso são:
- Zoocenose: delimitação de uma de uma comunidade animal
- Fitocenose: delimitação de uma comunidade vegetal
- Taxocenose: alguma coisa um pouco mais flexível. Por exemplo, taxocenose de besouros,
taxocenose de orquídeas. Conjunto de espécies diferentes que estão ocupando uma mesma
área ao mesmo tempo, só que fazem parte de um grupo taxonômico que foi previamente
estabelecido pelo pesquisador.
Por fim, é que as comunidades elas também podem ser delimitadas e definidas em função não de um
recorte taxonômico, mas um recorte funcional, pode-se considerar que existem grupos funcionais ou
guildas. E dessa forma, vai quantificar a diversidade que existe. Exemplo, guilda de polinizadores de
uma determinada floresta, pode quantificar quantas espécies de polinizadores tem nessafloresta. Só
que essa comunidade vai incluir, por exemplo, aves, mamíferos como no caso do morcego e insetos.
Então são grupos taxonômicos totalmente distintos mas que têm uma função. Assim, vai quantificar a
variabilidade que existe de espécies e de indivíduos dentro desse grupo.
Aula 2 - Definições, padrões e processos I
Padrões de Biodiversidade
● Séculos XV - XVII - Aristóteles
- Início das grandes navegações
- Inventários da natureza e biodiversidade tropical
- Surgimento: Métodos científico/Universidade
● Século XVIII - Carl Linnaeus
- Sistema universal de catalogação de plantas e animais
- VIabilização de intercâmbio científico
- Padrões de biodiversidade em ampla escala
● Início do século XIX - Humboldt
- Começa a identificar a distribuição das plantas determinada pelo clima e outras condições
ambientais
- “Quanto mais perto chegamos dos trópicos, maior o aumento na variedade das
estruturas… assim como no vigor da vida orgânica…” (padrão ecológico global mais
antigo).
● Gradiente latitudinal de riqueza de espécies.
- Pensando em plantas, aves, mamíferos, peixes e répteis. Quanto mais riqueza de espécies,
mais próximo a gente tá Equador e mais distantes dos polos.
- Em latitudes mais baixas a gente encontra uma maior riqueza de espécie e em latitudes mais
altas a gente encontra uma menor riqueza de espécies (mas, há variações).
● Relação Precipitação x nº de espécies (quanto maior a precipitação maior o número de
espécies).
● Relação Área x nº de espécies (quanto maior a área maior o número de espécies).
Questões centrais:
Porque os conjuntos de espécies (comunidades locais) estão onde estão?
O que explicam esses padrões?
Em qualquer comunidade local encontraremos apenas uma pequena fração do que existe no planeta
como um todo.
Conjunto global
- A partir de processos evolutivos e eventos históricos e dispersão (por exemplo) são formados os
conjuntos regionais de espécies.
- Como são formados as comunidades locais?
As espécies podem podem chegar em um localidade porém elas não se estabelecem lá.
Processos evolutivos e eventos históricos = evento de separação de populações, possibilita o
surgimento de outras espécies a partir de um ancestral comum. Ou extinção.
★ Espécie & Extinção (antagônicos)
★ Eventos de vicariância
★ Alteração histórica da paisagem
Eventos históricos = Isolamento de populações!
Especiação (origem a uma espécie distinta): Ex. Mudança de toda conformação fluvial da bacia da
amazônica.
Aula 3 - Definições, padrões e processos I
Como são formados as comunidades locais?
- Não necessariamente as espécies vão se estabelecer, elas conseguem chegar, porém existem
filtros que atuam em escala local.
● Filtros ambientais
- Abiótico: Luz, temperatura, umidade, densidade do solo.
- Evento biológico: Crescimento, reprodução, são regulados por fatores ambientais
dentro de determinados limites.
- Gráfico: Desempenho, sucesso reprodutivo
Gradiente ambiental: alguns fator abiótico
- Filtros Bióticos: interações ecológicas entre as espécies que vão permitir ou não que
mais de uma espécie coexista em uma determinada localidade. Competição,
parasitismo, predação, interações positivas também.
Cornell: descobriu algumas evidências de competição a partir de estruturação de comunidades
(zonação dos adultos evidentes)
● Zona superior e Zona inferior
>> Será que os limites de tolerância ambiental (ex. tempo de submissão) estão definindo esta
zonação?
Exemplo: Indicação de que a espécie A é regulada na zona inferior por competição, e não por
filtro ambiental.
Porque a espécie B não ocorreu na zona superior, dominando todo o Costão.
- Ali mostra uma limitação fisiológica da espécie B não conseguir ter muito tempo fora da água,
uma combinação desses dois mecanismos atuando ao mesmo tempo
- Mecanismos abióticos fisiológicos (dessecação) X Competição (domina a espécie A).
● Evidências da competição estruturando comunidades
- Estudo: Co-ocorrência negativa entre espécies similares
Quando ocorre uma espécie outra não ocorre ( e vice-versa)
>> Tabuleiro de Damas >> só um pode ocupar
● Regra de Associação: Voltar em Assembled
Assembled: combinações em ilha …? (poucos recursos)
Podem resistir “a invasores” que seriam incorporados em ilhas maiores ”mais recursos”.
- Gause:
● Princípio da Exclusão Competitiva: experimentos realizados em laboratório com Paramecium
monitorando a densidade populacional.
O que explica um um caso haver determinada espécie de Paramecium ou não?
- Espécies competidoras em um ambiente estável só podem coexistir se tiverem ao menos
uma pequena diferenciação no uso dos recursos. Caso contrário, uma será excluída.
Estudo de mestrado do professor: ocupam micro-habitats distintos
- Coexistência: através da partilha de recursos.
- Onde (habitat, ex. característica de aparato bucal)? Como (utilização de recursos)? Quando
(diurno/noturno)?
● Deslocamento de …?
- Cinza Claro >> bico pequeno
- Cinza escuro >> bico grande
Alopatria >> Tentilhões apresentam espécies de bico em tamanhos idênticos (gráfico 2º e 3º)
Quando as espécies foram encontradas juntas, ocorreu um deslocamento de caráter morfológico que
permitiu que as duas coexistissem. Facilitou a coexistência pois integrariam a mesma comunidade.
Comunidades de Costões Rochosos: Papel da estrela do mar como predador de topo da estrutura geral
da comunidade.
Experimento de exclusão >> Remoção do predador do topo
- Moral de todo o experimento: disponibilização de espaço para competidores inferiores
(coexistência mediadas pela predação). Espécie Chave: ??
● Se retirar uma peça, uma pequena estrutura o ..............?
Aula 4 - Papel das interações positivas na estruturação das comunidades
Interação positiva >> Qualquer interação direta ou indireta entre dois ou mais organismos que afetam
positivamente o crescimento ou a reprodução de um ou mais organismos sem afetar negativamente
outros. Podem ser importantes nas interações de comunidades.
Facilitação: primeiros estágios sucessionais
- Fixação de nitrogênio no solo >> Facilitam o ambiente para outros organismos
- Hidros facilitam o estabelecimento de tunicados e ambos facilitam o estabelecimento de
mexilhões.
Em algum ambiente específico, também em estágios posteriores
- Espécies facilitadoras ajudam o meio ambiente e por consequência outras espécies.
Bioengenharia >> Engenheiros físicos do ecossistema são organismos que controlam direto ou
indiretamente a disponibilidade de recursos para outros organismos por causa de mudanças físicas
em materiais Bióticos ou Abióticos.
● Engenharia física do ecossistema é a modificação física, manutenção ou criação de habitats
“Uma pequena poça em uma floresta faz muita diferença”.
…..? e Represas >> Dinâmica hídrica >> Modifica habitat de espécies >> Cria habitats para outras
espécies >> Aumenta diversidade de habitats
- Tatus são considerados bioengenheiros
- 90% dos abrigos de um cerrado são buracos de tatu
Interações positivas estão presentes em todos os ambientes
- Em alguns ambientes essas interações são importantes para estruturação de comunidades.
Aula 5 - Descrevendo fatores estruturadores de comunidades locais I
O que é delineamento amostral, e o que significa?
- Descrevendo estruturas de comunidades
1. Definição do objeto biológico de estudo (organismo, população, comunidade).
Ex. Dentro do grupo, a comunidade de besouros “rola bosta” do PARNA foi afetada pelo incêndio
- Como avaliar o impacto?
- O que medir para caracterizar a comunidade?
1. R: Antes e o depois (alados);
2. Comparar áreas impactadas (supostamente) onde ocorreu um distúrbio e áreas ainda se
mantiveram íntegras
● Espaços Ancestral Padronizado: parcela (unidade amostral), impossível contar todos os
indivíduos que existem dentro de um parque nacional na Serra do Cipó.
- Parcela unidade amostral: pedacinho que representa o todo, várias repetições do espaço
amostral. Réplicas.
- Distribuir parcelas (unidades amostrais): aleatoriamente na paisagem e contemplando os
docs tratamento. Áreas íntegras e áreas queimadas
-Como será distribuído, vai depender da pergunta de estudo!
● Manter a independência das unidades amostrais
● Balanceamento entre os dois tratamentos: número de parcelas entre os
tratamentos.
● Escrever e descrever a estrutura das comunidades locais
- Dá um bom retrato do que está acontecendo ali
- Composição (identidade) e diversidade (variabilidade)
- Quem? -Quantos?
● Identificar e organizar: as espécies encontradas e construir uma matriz de presença. -
Ausência
1.Está contida na parcela
0. Não está contido na parcela
O quanto as parcelas são diferentes em termos de composição de espécies?
*Quanto maior o valor final na equação, mais similaridade em espécies vão ter*
A ∩ C (Interseção)
- Comparar todas as parcelas entre si (construir uma parcela, matriz de similaridade).
Pergunta: Houve ou não impacto na composição de espécies com o incêndio?
- Segundo, a primeira análise de Jaccard, houve uma influência de incêndio na composição de
espécies de besouro rola-bosta. 1ª incidência de que houve um efeito, a composição de
espécies em áreas afetadas pela incidência, foi muito distinta das áreas íntegras. E dentro de
cada área não ocorreu essa diferença.
Aula 6 - Descrevendo fatores estruturadores de comunidades locais II
E quanto à diversidade de besouros rola- bosta?
- Quantidade, números de espécies em uma determinada localidade. Riqueza de espécies.
- Esse número é encontrado em cada parcela. Ex. Parcela 1 = 4 / Parcela 4 = 3
Abundância numérica total (N): Total de indivíduos que existem em cada comunidade local, em cada
amostra.
Deve se fazer para todas as parcelas -------->> MATRIZ DE ABUNDÂNCIA NUMÉRICA
(número de indivíduos que existem de cada espécie em cada amostra)
Cálculo da Abundância relativa (%) Nº da espécie/ nº total da parcela
- Existe uma maior diversidade intuitivamente, uma maior diversidade, além de uma maior
riqueza, observamos uma maior uniformidade na distribuição.
- Distribuição equitativa: distribuição de indivíduos (abundância), mais equilibrada. Equitativa
É possível integrar as duas medidas (riqueza e uniformidade)?
- Medidas ou índices de diversidade (Heterogeneidade)
● Calculando a diversidade do ponto de vista taxonômico
- Índice de dominância de Simpson
Medidas que são feitas para aqueles parcela naquela comunidade.
Aula 7 - Delineamento amostral
Estrutura básica de um estudo científico:
- Contextualização: Por que você está desenvolvendo este estudo? Qual o ''pano de
fundo"conceitual? Novidade?
- Pergunta: O que está investigando?
- Hipótese: Explicações potenciais de relações "causa-efeito"entre processo e observação.
Exemplo: A poluição por lançamento de esgoto no Rio das Velhas afeta a biodiversidade
aquática.
- Previsão: Diretamente ligada à hipótese, mas considera variáveis operacionais.
Exemplo: A riqueza de espécies de peixes do Rio das Velhas irá diminuir com o aumento
dos níveis de fósforo e queda nas concentrações de O2 na água.
- Método: Como responder a sua pergunta e testar sua hipótese/ previsão
● Delineamento Amostral: (Depende da pergunta, do organismo, do sistema)
● Unidade Amostral: Local delimitado "recorte" ou objeto onde serão tomadas as medidas
básicas para responder suas perguntas e testar suas hipóteses.
Exemplo: ( um indivíduo, um trecho de rio, um "pedaço" de floresta.
- Nem sempre a unidade amostral será uma delimitação espacial!
● Delineamento Amostral
- Réplica: Repetições ( espaciais ou temporais) da unidade amostral segurança
nas conclusões do estudo.
Número: balanço entre vários fatores (custo, tempo…)
- Suficiência Amostral: Avaliar ao longo do estudo, quantidade de réplicas é
satisfatória ou não para responder a questão pertinente!
- Independência amostral: Dados coletados em uma réplica não devem ter
influência sobre os dados de outras réplicas
- Padronização e viés amostral: esforço de coleta deve ser similar/comparável
Aleatorização na distribuição das unidades amostrais.
TIPOS DE VARIÁVEIS: Dados tomados nas unidades amostrais
- independente (preditora), dependente (resposta)
- categórica, ordinal, contínua - Formas matemáticas
Exemplo: Os peixes no rio das velhas
Variável resposta: riqueza de espécies de peixes
Variável preditora: Concentração de fósforo dentro do sistema
- A variável preditora é independente da variação que existe na variável resposta.
- A variável resposta é dependente da variável preditora.
Tratamento: Elemento cujo efeito se deseja medir ou comparar (condição poluída vs
íntegra, estação chuvosa vs seca).
OBS: comparar as três condições.
● RESULTADOS: O que foi observado no seu estudo?
-Tabelas,gráficos
-Texto direto, descrevendo apenas o que foi observado.
● DISCUSSÃO: Para pensar a partir dos resultados encontrados, que você tem!
1- Retomada das perguntas e hipóteses:eu corroborei ou refutei a minha hipótese inicial
2- Implicações do meu resultado: (comparações com outros estudos).
3- Limitações e "janelas abertas"
4- Principal mensagem do estudo científico.
● REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Muito importante e cobrada por quem está corrigindo e/ou
lendo, capricho total do estudo geral.
Aula 8 - Delineamento amostral 2
ESTUDO DE CASO: Depende do pesquisador e qual método ele vai usar, característica do
pesquisador. A comunidade de plantas lenhosas da estação ecológica da UFMG E OS "EFEITOS DE
BORDA"
Fragmentação florestal: Antes havia uma floresta contínua, hoje existem ilhas de florestas, fragmentos
distribuídos ao longo de uma matriz devastada.
-Processo de transformação da paisagem, de florestas contínuas em remanescentes (ilhas) ao
longo de uma matriz devastada.
fragmentos de mata florestas---------> leva aos efeitos de borda ( nas áreas mais marginais dos
fragmentos)
● Efeitos de borda: Alterações microclimáticas nas bordas: Muitos organismos são afetados
nesse conjunto de alterações microclimáticas nas bordas
- Menor incidência de luz
- Menor temperatura
- Menor taxa de vento
- Maior umidade
-Comunidades bióticas são afetadas:
-Adaptação ao habitat de interior nas florestas
● Plantas lenhosas e efeitos de borda ( plantas lenhosas são muito estudadas nesse efeito
de borda).
- Aumento da mortalidade de árvores (ex: queda pelo vento).
- Menor taxa de dispersão de sementes por vertebrados
- Dificuldade de estabelecimento das plântulas (umidade, temperatura, compactação do
solo
● Prejuízo no recrutamento das árvores e manutenção das florestas
● Perguntas previsões e hipóteses….
-Ex: Será que os efeitos de borda são importantes para comunidades lenhosas no fragmento
florestal da UFMG?....
● Delineamento amostral
- Onde colocar as unidades amostrais? Delimitando o fragmento florestal
- Quais são as variáveis operacionais? Podemos prever que vai existir uma menor
quantidade de plântulas na borda em relação ao interior da mata.
- -Delimitando os tratamentos:
- Até onde vai a borda?
Considerar que ela vai até 100m da borda para o interior da mata- Tratamento de
Borda.
-Definindo os locais para a coleta dos dados( unidades amostrais):
-Pode ser sorteado as parcelas a ser estudado, "batalha naval".
● Unidade amostrais: onde nós vamos tirar nossas informações para testar nossa
hipótese.
● Dentro das áreas marcadas será contado quantas indivíduos de plantas lenhosas
a gente encontra. Somente espécies lenhosas ( Até 1m de altura).
- Obs: Podemos lançar uma previsão da variável ambiental.
- Ex: Entrada de luz: O quanto está aberto em relação ao que está fechado na mata? ( o dossel).
● Resultados esperados: Construir um gráfico onde a variável preditora (dois tratamentos,
interior e borda) e nossa variável resposta/dependente ( a abundância de plântulas).
- Em média, a abundância de plântulas é maior no interior da mata do que na borda da
mata.
● Outra medida: Porcentagem de abertura do céu:
- Em média na borda existe uma porcentagem de abertura no céu maior do que no inteior.
● Outra forma: relações diretas entre variável ambiental x variável comunidade
- À medida que aumenta a abertura do céu, há uma diminuição do númerode abundância
das plântulas - Variável preditora contínua!
Aula 9 - Diversidade funcional e filogenética de comunidades
● Entender como quantificar a biodiversidade sobre uma perspectiva funcional ou
filogenética de comunidade
● Amostragem com esforço padronizado:
- Se a comunidade do rola bosta da serra do cipó foi afetada pelo incêndio ocorrido na
região - Delineamento amostral e caracterização da comunidade a partir de um
conjunto de métricas
● Métricas tradicionais:
- Riqueza e espécies: Quantas espécies diferentes encontramos nas comunidades.
- Abundância número de indivíduos: Quantos indivíduos daquela espécie existem.
- Abundância relativa: Riqueza de espécies + índice de diversidade ( simpson) equibilidade
= Abundância relativa
● Matriz: espécie x parcela: 1 coluna, espécies encontradas no estudo e demais colunas das
parcelas encontradas.
● Alguns pressupostos são importantes:
- Indivíduos são iguais: Ex: a comunidade arbórea do PRNA (parque nacional de sequoias) nos
EUA. ou seja, tanto o indivíduo adulto quanto o indivíduo juvenis são quantificados
- Devido a isso, perguntas importantes são deixadas de lado, como: o número total de
indivíduos adultos e juvenis que existem no parque.
● Amostragem seletiva ( recortes): O pesquisador seleciona os indivíduos se são adultos ou
se são todos juvenis
- Ex: Somente comunidade arbórea com DAP(diâmetro do tronco da árvore) maior do que
30cm é selecionado, dentro da comunidade.
● Recorte válido para diversos grupos de animais.
- Espécies são iguais:
● História evolutiva?
● Uso de habitat e recursos?
● Tolerância às condições ambientais?
● Processos ecológicos?
● Diversas características são deixadas de lado, ao quantificar a biodiversidade por
medidas tradicionais.
- Exemplo: 2 comunidades com 5 espécies diferentes com 1 indivíduo por espécie. São
iguais ao ponto de vista da diversidade taxonômica
● Comunidade de vertebrados terrestres: Duas amostras estabelecidas.
- Ponto de vista tradicional: São iguais, uma riqueza igual e uma distribuição por números
de indivíduos de espécies iguais ( Porém, certamente sabemos que os dois grupos são
distintos).
● Como as comunidades podem ser estudadas com base nas diferenças e semelhanças
entre as espécies?
Através da incorporação de diferenças entre espécies nas medidas de diversidade em
comunidades,
● Uma boa quantificação da biodiversidade,deve ser feita em múltiplas facetas. A
estrutura e diversidade de comunidades não precisa se restringir somente a
abordagem taxonômica tradicional, deve se considerar as outras abordagens,
como a filogenética e a funcional
Aula 10 - Diversidade funcional e filogenética- II
Conceitua-se diversidade funcional como uma faceta da biodiversidade que codifica o
valor e amplitude de atributos ecológicos ou biológicos, dos organismos em uma
determinada comunidade.
O que são esses atributos ecológicos?
Um atributo ecológico é uma propriedade mensurável dos organismos, geralmente medida em
nível individual para cada indivíduo e depois que pode ser extrapolado para espécie e usada
em comparação entre espécies. Esses atributos eles vão influenciar a aptidão daquele
determinado organismo e podem ser relevantes para o funcionamento da comunidade ou
mesmo do ecossistema.
Exemplos de atributos funcionais:
● Em organismos como as plantas:
- Pode-se considerar que a densidade do tronco é um atributo importante. Em função da
densidade de troncos ou cascas uma determinada espécie ela pode ser mais resistente,
por exemplo, a incêndios, a fogo, enquanto outras espécies são menos resistentes.
- Quando se pensa no tamanho e na dureza das folhas e das sementes, em folhas
primeiramente, pode-se pensar em capacidade diferenciada e de produção primária por
fotossíntese em diferentes condições ambientais de maior ou menor insolação, por
exemplo.
- Quando se pensa em tamanhos e formatos de sementes pode-se pensar em qual o fator
principal de dispersão das sementes, e em quem se alimenta dessas.
- Quando se pensa nos compostos secundários pode-se pensar que algumas espécies
apresentam compostas que vão prover maior defesa a essa espécie enquanto outras
espécies não possuem em determinados compostos. Estes, são conjuntos de atributos
funcionais que ele pode considerar para plantas.
● Para diversos animais pode-se considerar, por exemplo:
- Características reprodutivas como o número de ovos que uma determinada espécie vai
colocar no ambiente, o tipo de desova, se é uma desova que é concentrada em um
determinado período do ano ou se é uma desova espalhada ao longo de todo o ano.
Então são indicativos muito importantes, por exemplo, do potencial de resiliência de uma
determinada espécie após um determinado distúrbio.
- O comportamento reprodutivo como o motor de diversos aspectos de comportamento
reprodutivo em uma espécie têm cuidado parental, se não tem são, características que
podem ser muito importantes no funcionamento daquela comunidade, então são
consideradas atributos funcionais.
- Características comportamentais, como cores ou substâncias de defesa também podem
ser considerados atributos funcionais para diversos grupos animais, e um conjunto de
atributos bastante utilizada também principalmente nos ambientes, nos ecossistemas
super diversos como os nossos, esse sistema em que a gente conhece pouco, quando a
gente precisa de informações muito precisa sobre características de história, de vida,
característica do uso do habitat, de alimentação, sabe-se ainda muito pouco pois são
muitas espécies e poucos estudos envolvendo todas essas características das espécies.
Então é muito comum utilizar uma ferramenta denominada Ecomorfologia em que a partir de
características morfológicas específicas desses organismos, consegue inferir aspectos
ecológicos importantes, por exemplo, quando se pensa no tamanho e posição da boca de
peixes; são características que vão indicar bastante a tática de forrageamento de cada espécie
- O tipo de presa que cada espécie vai consumir, se uma presa está mais associada ao fundo
do rio, de um lago, se está mais associada à superfície. Quando se considera forma e o
tamanho do corpo, tem-se um bom indicativo da capacidade de natação, da posição da coluna
d'água, ou seja, são características que se pode fazer inferências indiretas de aspectos
ecológicos importantes e utilização do habitat ou recursos alimentares a partir da morfologia de
cada organismo.
Em geral consegue-se encaixar os atributos ecológicos nessas três grandes classes:
1. Morfologia
2. Comportamento
3. Fisiologia
Vão ser justamente esse conjunto de características que vão indicar a capacidade de aquisição
de recurso, de locomoção, de uso do habitat, de estratégias de defesa e estratégia história de
vida, de reprodução e de fenologia.
A base da abordagem funcional é que ela tá muito dentro da teoria do nicho ecológico ecologia,
então é o conjunto de atributos de fato dos organismos e não é a identidade taxonômica em si,
vão revelar muito mais diretamente o nicho ecológico daquela espécie.
Quais são as maneiras de medir diversidade funcional de uma comunidade?
Riqueza de grupos funcionais, uma medida que é baseada no número de grupos funcionais.
Exemplo: macrófitas aquáticas num determinado lago (tem 10 espécies diferentes), que podem
ser agrupadas em função do que se chama de forma de vida ou de compartimento de
ocupação no lago.
Categorias: Emersas, Flutuantes, Submersas livre, Submersas enraizadas, Folhas flutuantes.
- Então categoriza-se as espécies e função da forma de vida
● Functional Group Richness (FGR)
Essa medida foi bastante utilizada já em diversos estudos. É uma métrica baseada no número
de grupos funcionais.
Limitações:
- Qual é o limite entre o que é similar e o que é diferente?
1. É uma questão importante, ou seja, dentro de cada grupo as espécies seriam 100 por cento
idênticas (100% redunda), não vê nuances que separam as espécies. E por outro lado, entre
grupos elas seriam completamente diferentes (100% complementares) uma limitaçãoimportante.
2. Em geral, não lidam com a abundância.
● Medidas contínuas
Não fazem agrupamentos das espécies nos grupos funcionais, um exemplo muito didático e
muito simples, seria uma medida de amplitude de um atributo funcional, então você imagina
duas comunidades de peixes e o eixo, representa a variação existe um determinado atributo
nesse caso, o atributo considerado é a altura do corpo é assim pode ser uma variável é
importante por exemplo na capacidade natatória das diferentes espécies.
Cada ponto azul ao longo do eixo, representa uma espécie, então existe uma variação de
altura do corpo dentro daquela comunidade e esse índice especificamente ele está
considerando qualquer amplitude total. Então ele pega simplesmente o valor menor de altura
do corpo e o valor maior de altura do corpo e ver qual é a diferença entre esses dois valores.
Na comunidade 1 a gente ver que tem uma determinada diferença representada por essa barra
azul em baixo do eixo (a diferença entre o menor e o maior valor de altura do corpo), e na
comunidade 2, também existe uma barra muito maior porque a espécie com o maior corpo,
com corpo mais alto, ela era muito mais alta do que a espécie com maior corpo da comunidade
1. A diversidade funcional da comunidade 2 é maior que a diversidade funcional da
comunidade um.
É uma medida que é super intuitiva e muito simples e ela atualmente não é tão utilizada
justamente por ser tão simples.
Mais recentemente os índices de diversidade funcional eles incorporam múltiplos atributos
diferentes, então vamos supor aqui essa comunidade de peixes 9 espécies também e que a
gente considera não só altura do corpo como a gente considera também o tamanho do olho no
eixo y. No gráfico cada pontinho desse é a representação de uma espécie então uma
determinada espécie ela vai ter em média uma altura do corpo e vai ter um determina do
tamanho do olho né uma outra espécie, por exemplo, a espécie A, ela tem um corpo baixo no
eixo X, ela tá apresentando um valor baixo de altura do corpo mas, um valor muito alto de
tamanho do olho. E a espécie B, apresenta um corpo bastante alto só que um olho pequeno
Como dito anteriormente, pode-se utilizar múltiplos atributos, 2 ou 3, 4. Por este motivo,
chama-se um Espaço Funcional Multidimensional, são várias dimensões que vão ser utilizadas
para descrever a estrutura funcional de uma comunidade e a diversidade funcional de uma
comunidade. É justamente a partir desse espaço funcional que vai calcular os índices que vão
indicar o quanto e como esse espaço funcional ele é ocupado.
Índices de diversidade funcionais utilizados:
- Functional Richness (Fric): amplitude de combinações de atributos (volume funcional)
- Functional Evenness (FEve): regularidade/uniformidade na distribuição de abundância
das espécies no Espaço Funcional.
- Functional Specialization (FSpe): distância para o centróide do EF (*mais recente)
- Functional originality (Fori): distância para o vizinho no EF
Aula 11 - Diversidade funcional e filogenética- III
Diversidade filogenética de comunidades: as raízes do desenvolvimento da diversidade dos
estudos da densidade filogenética e funcional foram muito parecidas. É baseada nas relações
de parentesco evolutivo entre as espécies, é os cálculos eles vão ser obtidos a partir dos
cladogramas de diferentes grupos, dependendo do seu objeto de estudo e da região em que
está trabalhando.
- Definição da literatura: Variedade de histórias evolutivas e grau de parentesco entre
espécies em uma determinada comunidade.
- Outra forma também é que já foi definida uma medida de divergência entre as espécies
da comunidade.
Um dos índices bastante utilizados presente no início do desenvolvimento da abordagem,
chamado Phylogenetic Diversity (PD), é calculado pelo somatório do cumprimento de todos os
ramos ou os nós que conectam as espécies de uma determinada comunidade.
Por exemplo, essas duas comunidades de hipotéticas A e B, e cada uma é composta por três
espécies diferentes, pode-se calcular a partir desse cladograma que relaciona todas as
espécies do nosso estudo (cinco espécies neste estudo), soma o comprimento de todos os
ramos que conectam as espécies nessa da comunidade.
No caso da comunidade A, precisa somar os ramos que conectam a espécie representada pelo
quadrado azul, quadrado verde e pelo quadrado roxo, e encontraria um determinado valor de
diversidade filogenética.
Cálculo da comunidade B, os ramos que ligam as espécies é quadrado vermelho, amarelo e o
roxo então soma todos esses ramos e tem uma diversidade filogenética muito maior na
comunidade B em relação a comunidade A, porque ela está sendo representada por espécies
que são bastante distintas entre si evolutivamente. Conta por nós também.
Outro índice bastante utilizado chama descrição taxonômica (TD)
Com base em um programa é basicamente um cálculo para cada espécie separadamente
dentro de uma determinado os estudos que você esteja utilizando dentro desse cladograma. O
cálculo é 1 dividido pelo número de nós entre essa de determinada espécie e a raiz do seu
cladograma. Em seguida escalonar no nível de comunidade, então tem uma noção do nível de
distinção evolutiva dentro de uma determinada comunidade ou para o funcionamento da cada
espécie daquela comunidade.
Do ponto de vista da conservação quando se trabalha com esse índice de diversidade
filogenética e funcional. Olhando esse cladograma de carnívora. Prestando atenção na base
desse cladograma observa-se a quantos milhões de anos cada um desses organismos
evoluíram exclusivamente. Não estão compartilhando essa linhagem com outros organismos,
neste período de evolução com outros organismos.
Então o urso polar evoluiu de forma exclusiva por 1,5 milhões de anos, se for ver o parente
mais próximo dele, que é o urso marrom dentro desse cladograma, percebe-se que é bastante
tempo de histórias exclusivas. Nenhuma outra espécie detém a história evolutiva que essa
espécie detém ao longo de 1,5 milhões de anos.
Um dos grandes pressupostos para a utilização sobre essa abordagem taxonômica quanto
funcional é justamente responder essa questão:
● O que realmente estamos perdendo (ou conseguindo preservar) com essa crise
ambiental que estamos vivendo?
Sabe-se que basicamente todos os ecossistemas da terra vem sofrendo pressões antrópicas
sem precedente e que tem alterado drasticamente uma série de condições naturais e hoje em
dia já é bastante discutido e quase consensual que a gente está vivendo a chamada “sexta
crise de extinção em massa”.
A última crise em massa foi há cerca de 70 - 75 milhões de anos atrás, quando houve a
extinção dos grandes dinossauros.
Dentro dessa crise que a gente tá vivendo está perdendo somente espécie ou também
perdendo histórias evolutivas, está perdendo funções que são insubstituíveis no sistema.
Essa é uma questão que acaba sendo uma ferramenta para ser utilizada, por exemplo, em
estratégias de conservação tanto de espécies quanto de áreas geográficas, e não é a única
ferramenta, existem diversas outras. Mas é uma ferramenta que vem sendo utilizada em
diversos casos.
A biologia da conservação é chamada ciência da triagem, precisa fazer escolhas,
simplesmente que não tem como conservar tudo. Dependendo das medidas dos nossos líderes
essa verba é ainda menor.
Essas ferramentas tanto da diversidade funcional quanto da diversidade filogenética podem
ser importantes na tomada de decisão, nesse sentido, será interessante é uma priorização de
espécies que são insubstituíveis do pontos de vista funcional, será interessante a priorização
de espécies que são evolutivamente singulares.
Não necessariamente precisa ficar limitado a priorização de uma ou outra espécie mas pode-se
aumentar a escala e propor a conservação de uma área geográfica que detenha uma maior
diversidade nessas três facetas:
1. Taxonômicas
2. Funcional
3. Filogenética
Alguns estudos já têm visto isso, que tem regiões que conseguem contemplar, têm regiões que
não conseguem contemplar. Então existe uma dissociação entre áreasque são maiores de
diversidade filogenética, outra é maior de diversidade funcional outra de taxonômica, mas são
ferramentas que podem ser usadas e já estão sendo usadas dentro de tomada de decisão em
conservação.
Aula 12- Bases evolutivas de comunidades parte 1 e 2
É uma ligação entre entre ecologia e evolução:
Evolução: São mudanças, quaisquer sejam elas, (positivas, negativas, ou neutras): Escala de
indivíduos de uma população.
Evolução biológica: Mudanças em qualquer atributo de uma população ao longo do tempo.
Mais específico: Mudanças evolutivas levam a adaptação que, por sua vez, envolve uma
mudança na frequência gênica em uma população, geração após geração.
frequência gênica: Interessante do ponto de vista do ambiente, ela se mantém, se a frequência
gênica for neutra, também do ponto de vista ambiental, ela pode se manter, agora se é
negativa ela NÃO se mantêm. O ambiente pode selecionar essa população, fazendo com que
ela não exista nas próximas gerações.
O que é ecologia?
O estudo científico de padrões de distribuição e abundância dos organismos, das
interações e processos que determinam esses padrões.
Ecologia e evolução: Os padrões de distribuição ecológicos atuais são resultados de bilhoões
de anos de evolução?!
● Começa os processos evolutivos ( do ponto de vista das espécies e do nosso planeta),
que são mudanças dinâmicas, ou seja, sempre estão em constante evolução!
Origem da vida e das interações:
● Não sabemos quais matérias primas químicas eram abundantes na terra antes do
surgimento da vida
● Entre as possibilidades estão água, dióxido de carbono, metano e amônia
● São esses componentes químicos presentes nos ambientes onde existem vida
atualmente!
● A descarga de meteoros na Terra primitiva provavelmente gerou cianeto de hidrogênio
(HCN) e sulfato de hidrogênio (H2S)
● Juntamente com a luz UV deram origem às primeiras biomoléculas→ (RNA'S.
primeiras moléculas vivas no planeta!!!, e se expalharam pelo ambiente).
● ambiente com muita instabilidade: com vulcões, e gases surgiram as primeiras
moléculas
Primeiras moléculas:
● A interação dos elementos da atmosfera primitiva da Terra com descargas elétricas e
radiação ultravioleta provavelmente proporcionou o surgimento de moléculas mais
complexas como RNAs,....
Primeiros replicadores:
● Com o surgimento dos primeiros replicadores surge um novo tipo de "estabilidade".
Os indivíduos de RNA que não eram estáveis degeneravam, e os que eram estáveis
permaneciam.
● O replicado espalhou suas cópias pelos mares:
Assim surgiu as primeiras moléculas vivas e se espalharam, foram
constantemente evoluindo (mudando), e se tem mudanças de genes, é
considerado uma evolução (algumas positivas, outras negativas e muitas são neutras).
Erros na replicação = Diversidade:
● À medida que cópias errôneas foram feitas e propagadas, o caldo primitivo
encheu-se de moléculas "descendentes"do mesmo ancestral.
Primeiros indícios da vida na terra (4,8 bilhões de anos)
-cianobactérias
- Primeiros protistas: formas amebóides:
● Surgimento de organismos unicelulares eucariotos ( simbiose entre procariotos),
evidências a partir de estudos genéticos do RNA, ribossomo.
Origem dos organismo eucariotos (simbiose):
● Análise do RNA dentro de mitocôndrias, mostra uma RNA que possui maior
proximidade com os organismos procariotos, hipótese melhor e tão bem aceita!
→ A partir de uma interação ecológica evoluiu um organismo eucarioto!
→ (simbiose) interação essencial para esses dois organismos a partir da evolução
(positiva ou negativa), não conseguem viver separado.
Evolução da atmosfera na terra:
● Alterações ao longo das eras….
Formação de oxigênio molecular por fotólise da água e do CO2.
Formação de oxigênio molecular por fotólise da água e do CO2, executado por:
Cianobactérias: ( fagocitose de uma cianobactéria, fagocita um cloroplasto) →
Eucarioto Fotoautotrófico
Diatoámaceas- Plantas Terrestres:
Um planeta megadiverso:
● Evolução: Entendendo esse processo evolutivo, de espalhamento das espécies do
nosso planeta, começamos a pensar nas interações nos padrões que são fundamentais
na ecologia, (diversidade e suas várias formas de calculá-la), taxonômica, funcional e
filogenética.
teologia natural x Seleção natural:
As primeiras ideias de evolução:
● A evoluçÃo dos organismos é compreendida há tempos;
● Muitos cientistas já tinham percebido que as espécies não são estáticas;
Quem eram essas pessoas e quais as ideias?:
● Platão: filósofo grego,(discutia que existe uma variação entre indivíduos que são
parecidos, que podem ser da mesma espécie por exemplo)!
● Aristóteles: Tentou propor uma organização dos organismos:
● Carolus linnaeus: Grande contribuição, já dizia que as espécies não eram estáticas
(desenvolveu o sistema universal de classificação das espécies, foi um precursor).
● Alfred Wallace: "rios são barreiras importantes que espécies (quando se formam os
rios), separam elas, as populações de espécies, devido a isso, vão possuir histórias
evolutivas distintas!"
● Charles Darwin: Papacito da biologia moderna!!!
● Ecologia e a evolução são depedentes, elas "andam"juntas, ou seja para entendermos
uma precisamos entender a outra
Parte 2:
● "vampiros" visitavam Darwin a noite, mas na verdade eram barbeiros que o picava, mais tarde,
sabe-se que Darwin desenvolveu doenças de chagas, devido ao tamanho e o tecido do seu
coração.
● Ilha de galapagos: Ilhas distintas com características e biodiversidade distintas, ou seja, é uma
base para a teoria da seleção Natutal!
Tentilhões de galápagos: aves com características distintas, bico robusto, bico fino e tamanho
distintos..
● Associou ao tipo de recurso que as aves encontravam nas ilhas
Associação: uso de recurso→ seleção de organismos que tinham a condição de usar esse
recurso para permanecer no ambiente e deixar descendentes: Base para a teoria da
evolução
● Wallace contribuiu muito para o manuscrito de Darwin (Origem das espécies), eles chegaram a
trocar cartas
● Darwin juntamente com as anotações e a visão de Wallace, posteriormente (na época do release
do livro, não foi bem recebido), mudou muitos paradigmas do pensamento biológico.
Essência do capítulo IV, origem das espécies:
● 1- Os organismos variam com relação à forma, cor, fisiologia, comportamento: Variação
individual
● 2- Alguns indivíduos deixam mais descendentes do que outros
● 3- A prole se parece mais com seus pais do que com outros indivíduos
● 4- então o ambiente deverá favorecer a reprodução de organismos com certas características
em detrimento de outros com características distintas-O ambiente seleciona os organismos
que têm características que são melhores adaptados àquele ambiente
● Se o ambiente muda, por consequência a seleção também!
● Darwin propôs que deveríamos ver a perfeita relação entre forma e função das estruturas
dos organismos como adaptações resultantes do processo de seleção natural:
● Exemplo clássico: A orquídea Angraecum sequipedale e a mariposa Xanthopan
morgan. O exemplo perfeito do encaixe entre o polinizador (mariposa) e a planta.
Ideias de Charles Darwin….
● Indivíduos de uma população não são idênticos
● Variabilidade ocorre em qualquer organismo
● Toda população produz excedente de descendentes:Ou seja, alguns indivíduos de uma
determinada população produzem excedentes,alguns não vão chegar à vida adulta e não vão
deixar descendentes…
● As condições naturais não permitem a sobrevivência de todos
● Somente os mais hábeis sobrevivem e se reproduzem
As 5 teorias de Darwin:
● A não-constância das espécies
● Descendência comum
● O gradualismo das mudanças
● A multiplicação das espécies
● A seleção natural
Evidências de evolução:
● Só foram verificadas a partir de filogenia mais avançadas ( árvores filogenéticas):
● variações térmicas que influenciam no clima local e regional, até global!
el Niño→ aumenta as médias de temperatura
la Niña→ diminui as médias de temperatura
● Em poucos anos,a mudança climática levou amudança de características das aves ( tanto
nas sementes e depois o efeito nas aves) → Seleção natural em tempo real- Mudança de
trades
● Estudar diversidade funcional através de características, que tem relação com o funcionamento
do organismo (funções que ele exerce).
Para reflexão:
● A mortalidade na população de G. fortis foi aleatória?
Não foi aleatória, aqueles pássaros que não tinham bico para comer as sementes, os bicos
fortes, foram eliminados.
● Se não foi, o que determina quem iria sobreviver e quem não iria?
Recurso da semente e adaptação que ele tinha para utilizar o tal recurso disponível.
● Como foi que o fenótipo da população se modificou?
Como existia uma variação de passarinhos com bicos diferentes, só os que possuíam bico
robusto predominavam, os bicos maiores (capazes de quebrar a semente), e assim se modificou
● O que significa "pressão do meio"?
Como já existia essas aves na população (bico robusto, capazes de quebrar a semente), só que
elas estavam diluídas, assim a pressão do meio se exerceu, ou seja, ela interferiu na adaptação
dessas aves em poucos anos.
● Conceito-chave para evolução Variação individual:
Só os passarinhos com bicos maiores, mais robustos, conseguiam sobreviver.
Variação individual em Biston betularia:
Melanismo Industrial:
● Mudança no perfil fenotípico da população de mariposas como resposta à mudança no
ambiente: Mudança antrópica, devido a industrialização.A poluição que matava os
liquens presentes nas árvores, no qual a mariposa típica se camuflava em um
cenário SEM poluição.
● Kattewell (1950) mediu o valor adaptativo (fitness) relativo das duas formas através de
estudos ecológicos:
● Marcação e recapturas→ marcou e soltou em um bosque poluído formas melânicas
(pretas) e típicas. Recapturou mais indivíduos escuros.
● Predação→ colocou mariposas melânicas e típicas sobre troncos claros e escuros.
Observou maior predação de melânicas em troncos não poluídos e de típicas em troncos
poluídos
Mudança no ambiente
Assim apareceu uma seleção de mariposas:
● Cenário poluído: As pretas ficavam camufladas e as brancas ficavam expostas pelos
predadores
● Cenário não poluído: As típicas é que ficam camufladas
Diminuição da frequência das mariposas melânicas como respostas à mudança ambiental→ controle
da poluição atmosférica
Evolução em pequena escala:
● Organismos de ciclo de vida rápido:
Vírus: exemplo, os variantes da COVID-19 que mutam muito rápido.
Bactérias: Uso indevido de antibióticos que selecionam as mais resistentes
Drosophila melanogaster: evoluções em pequena escala
O registro fóssil:
Ocorre em ambientes onde a ação dos microorganismos é mais lenta, como: ambientes
secos e áridos.
● Os fósseis permitem elucidar a história evolutiva de muitos grupos;
● O registro é incompleto;
● Alguns grupos fossilizam mais facilmente;
● Cronoestratigrafia;
● Quanto mais recentes os fósseis, mais similares estes são com as formas viventes;
● Ausência de formas intermediárias;
- A dificuldade do processo de tafonomia;
- A dificuldade de se encontrar fósseis
- A heterogeneidade das camadas expostas.
O encontro dos fósseis:
Hoje conhecemos como se dá o processo evolutivo:
● O que Darwin não sabia:
-Genética de populações
-Variabilidade genética
-Fluxo gênico
-Deriva genética
Porém, ele tinha uma ideia genial: Seleção Natural
● Ecologia & Evolução: Como sabemos, para entender ecologia, deve se ter noção da evolução e
seus processos...
● -Várias ideias de Darwin, trabalha com o uso de recursos: mutualismo, predação, essas coisas
andam juntas
Entender cada espécies em cada local, deve se entender os processos evolutivos
● A importância da variação (intraespecífica): para lidar com mudanças do ambiente.
●
Como a variação dentro das espécies afeta as comunidades e os ecossistemas?
● eventos evolutivos e ecológicos podem ocorrer simultaneamente e afetar um ao outro
● Variação intraespecífica afeta diretamente os organismos nos níveis tróficos adjacentes
Se houver uma mudança na semente ( exemplo dos passarinhos), afetará o nível trófico
adjacente, aves que se alimentam das sementes...
● A variação dentro das espécies é muitas vezes tão importante quanto a variação entre as
espécies
Uma perda de palmeiras que produziam sementes grandes:
● Mudanças evolutivas em populações naturais podem acontecer muito rapidamente (50 anos)
como resultado de mudanças induzidas pela ação humana.
● Os efeitos se estendem para a comunidade e os ecossistemas:
● Parar a defaunação de florestas tropicais é fundamental para diminuir os efeitos sobre as
mudanças climáticas;
Aula 13 - Especiação e dispersão
Definição de Espécie:
Essa definição apesar de aparentemente simples, ela é bem complexa.
Como diria Mayr, poucos problemas em biologia têm se mantido consistentemente desafiadores nos
últimos dois séculos com o problema da espécie, ou seja, o problema da definição das espécies.
Mas por que isso acontece?
- A gente pode pensar em pessoas que trabalham com diferentes organismos e desde vírus, até insetos
ou vertebrados, muitas vezes a definição de espécie para um não é equivalente para outro. Então, por
esta questão é um pouco mais complicado.
Os conceitos de espécie então eles, variam desde o conceito:
● Biológico - separa espécies por ter intercruzamento eu preciso de indivíduos que conseguem se
reproduzir e gerar descendentes férteis. Espécies são grupos de população naturais e
potencialmente intercruzam-se e que são isolados reprodutivamente de outros grupos. As
espécies quando se encontram esses indivíduos podem reproduzir e formar descendentes
férteis. Esse conceito restringir pools genéticos as espécies.
● Filogenético - separa por clados. O conceito filogenético espécie são grupos de organismos que
se encontram em clados filogenéticas distintas, um conceito que leva em consideração
logicamente ancestralidade e onde define que os clados, já você já organize em termos de
ancestralidade e a espécie está na ponta desse clado. É o menor conjunto de organismos que
compartilham um ancestral e podem ser distinguidos de outros grupos de organismos.
● Ecológico - separa por nicho ecológico. Separe as espécies pelos modos de vida. Os
agrupamentos se dão pela adaptação diferencial dos diferentes nichos ecológicos. Então a
espécie é um grupo de indivíduos que exploram o mesmo nicho e que vão se reproduzir.
● Tipológico - separa por caracteres de diagnósticos. Espécies são grupos de organismos que
compartilham um ou mais atributos ou caracteres morfológicos idênticos. É unicamente
descritivo desconsidera história evolutiva e modo de vida. Não tá pensando na questão
filogenética, se têm capacidade de reproduzir ou se são de ancestrais diferentes. *Na prática é
o conceito mais utilizado.*
Qual é o melhor?
- Depende da área que você está trabalhando.
O que isola/separa espécies diferentes?
- É uma discussão antiga, mas muito interessante, a gente viu em conceito ecológico que se elas
ocupam um nicho diferentes, elas são três espécies distintas.
Exemplo de organismos né estão ocupando diferentes regiões nesse ambiente e eles podem ser
considerados como eles estão em nichos distintos podem ser consideradas espécies distintas
Barreiras pré-zigóticas e pós-zigóticas: determinam o impedimento ao intercruzamento, e elas são
barreiras antes ou depois da formação do zigoto.
A especiação ela pode acontecer de várias formas, ou seja, o processo de formação de novas espécies
pode acontecer por diferentes caminhos.
- Pode ser:
ALOpátrica - Ocorre em quatro etapas, você tem uma população né por algum motivo aconteceu o
isolamento parte dessa população, parte foi p/ um lado e parte para outro lado. Esse isolamento
permaneceu por algum tempo e de alguma forma que após essa interrupção ser retirada ela se
encontre novamente não que a barreira vai ser retirada simplesmente alguns indivíduos conseguem
encontrar com indivíduos do, outro lado e não vai ter mais como, ocorrer a troca gênica.
Esse processo ele pode ocorrer de duas formas
1.Vicariância - Surge uma barreira!!!
O exemplo acima é de vicariância, na qual você tem uma população ancestral, depois apareceu uma
barreira essa barreira ela pode acontecer ao longo do tempo com o surgimento de uma montanha, o
surgimento de um rio, ou com barreira antrópica mais recente. E aí essas barreiras elas vão impedir o
fluxo gênico e ocorre uma evolução independente de cada população que pode gerar em milhares de
anos novas espécies.
2. Dispersão
Esse processo pode ocorrer de outra forma também, que por dispersão. Nesse exemplo, então você
tem uma população na qual alguns indivíduos onde existia uma barreira, um rio, uma montanha, no
qual alguns indivíduos da população ancestral, conseguiram por algum motivo, porque teve uma seca
muito grande e abaixou o rio eles conseguiram atravessar ou, por exemplo, no momento de um calor
intenso onde eles conseguiram atravessar a montanha e aí teve uma dispersão sobre essa barreira, e
aí, depois retomada a barreira essa população não tem mais fluxo gênico e aí aconteceu a especiação.
PARApátrica - Não há nenhuma barreira física que impede o fluxo gênico. A população então é
contínua, mas mesmo assim a população não cruza aleatoriamente. Então tem esses organismos que
estão mais ao lado esquerdo tem uma preferência de cruzar entre si do que as que estão do lado
direito. Tem um isolamento geográfico. Exemplo, teve um derramamento de resíduos de um uma
barragem que estourou e derramou lama em um determinado local. Do lado direito ficou uma lama com
resíduos da mina, uma parte não foi contaminada pela lama. A partir desse evento, esses organismos
que não tem uma a barreira né mas por algum motivo eles começaram a desenvolver e anteciparam a
sua florada mudou a fenologia da planta, e aqui então ela produziu né as flores, antes desse lado
esquerdo.
Então o que aconteceu?
- Elas ficaram apesar de estarem na mesma região ficaram isoladas e reproduziram entre si e não
reproduziram com as da esquerda
SIMpátrica -
Ela é ainda um pouco mais complicada de entender. Tem indivíduos continuamente juntos, mas por
algum motivo, um novo nicho pode automaticamente reduzir o fluxo gênico entre indivíduos que
exploram o mesmo nicho. Acontece, por exemplo, com insetos herbívoros que se alimentam e
desenvolvem dentro de plantas.
Na especiação simpátrica, tem a população e por algum motivo, surgem novos indivíduos que têm uma
preferência (ex. inseto e a planta hospedeira), e ovipõe em outra espécie, dá certo e ele começa a se
desenvolver e fica isolado.
A deriva ocorre por algum evento estocástico ou mudança de temperatura abrupta, e elimina uma
espécie susceptível.