Dinâmica de Metapopulações e Implicações para a Conservação e Manejo

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Disciplina: Ecologia de Populações 
 
 
Prof. Dr. Leonardo F. França 
Dinâmica de Metapopulações & 
 Implicações para a Conservação e Manejo 
Introdução 
Metapopulações 
 Surgimento do conceito  Levins 1970 
 Latência por cerca de 20 anos 
 A fragmentação antrópica 
 
Começando pelo conceito de população 
 
“Grupo de organismos da mesma espécie que ocupam uma 
região geográfica definida e exibem continuidade 
reprodutiva de geração a geração” 
Introdução 
 Conceito de metapopulação 
 
 
 
 
 
 
Dinâmica operada por extinções locais e recolonização de manchas. 
 
A dinâmica é descrita em termos de número de manchas ocupadas e não 
em termos de números de indivíduos. 
“Conjunto de subpopulações dispostas em manchas na qual a 
dispersão entre manchas determina a dinâmica populacional” 
“Conjunto de populações isoladas espacialmente, mas unidas 
pela dispersão” 
Introdução 
 Conceitos 
 Extinção e Recolonização 
 Subpopulações ou populações locais 
 manchas ou locais habitáveis 
Quando uma população é uma metapopulação? 
Em metapopulações deve haver a real chance de extinções de 
subpopulações e de recolonizações das manchas vagas. 
 
Uma metapopulação 
Dispersão entre 
metapopulações 
Emigração 
 Imigração 
Dispersão entre manchas 
Uma mancha de recursos 
1º  Um conjunto de pop. em manchas nem 
sempre é uma metapopulações. 
Quando uma população é uma metapopulação? 
Casa subpopulação está geralmente condenada a extinção, mas a 
população como um todo permanece viva. 
 
Uma metapopulação 
Dispersão entre 
metapopulações 
Emigração 
 Imigração 
Dispersão entre manchas 
Uma mancha de recursos 
Quando uma população é uma metapopulação? 
Diferenças nas taxas de mortalidade e natalidade. 
Diferenças nos fatores que afetam estas taxas vitais. 
Uma metapopulação Subpopulações em: 
 
 Crescimento 
 
 Declínio 
 
 Inalteradas 
 
2º  As dinâmicas de cada subpopulação são independentes entre si. 
Quando uma população é uma metapopulação? 
Consequências destes pressupostos: uma metapopulação pode persistir 
de forma estável em função do balanço entre recolonizações e extinções 
aleatórias, mesmo que nenhuma subpopulação seja estável. 
 
Tempo t Tempo t + 1 
Quando não há uma metapopulação verdadeira? 
Quando a dispersão entre manchas é insignificante  várias populações. 
 
Quando a dispersão entre manchas é alta e impossibilita a dinâmica 
independente entre as manchas  uma única população. 
 
Quando a chance de extinção nas manchas é desprezível, não havendo 
portanto recolonização  uma ou várias populações dependendo do grau 
de dispersão entre manchas. 
 
Comparação: metapopulação versus população 
Características Estudos com população Estudos com metapopulações
 Unidade avaliada indivíduos manchas
 Delimitação espacial um ou vários fragmento de hábitat
vários fragmentos 
de hábitat
Dinâmica influenciada por natalidade vs. mortalidade imigração vs. emigração
extinções locais vs. 
recolonizações de manchas
Modelo clássico de Levins 1970 (Espacialmente implícito) 
Mesma chance de extinções e recolonizações entre manchas 
 Mesma distância entre as manchas 
 Mesmo tamanho das manchas 
Pd = Probabilidade de 
dispersão entre manchas 
Pd Pd 
Pd 
Pd 
Pd 
Pd 
Modelo clássico de Levins 1970 (Espacialmente implícito) 
O modelo de Lewis (espacialmente implícito) 
 Tamanho e distâncias constantes entre manchas 
 Probabilidade de extinção constante entre manchas 
 
O modelo 
 
 
 
 
• f = Fração de lugares ocupados 
• C = Taxa de recolonização de manchas 
• E = Taxa de extinções locais 
dn = B – D 
dt 
df = C – E 
dt 
Modelo clássico de Levins 1970 (Espacialmente implícito) 
 Do que é composta a Taxa de colonização  C 
 Probabilidade de um local ser colonizado  pc 
 Fração de lugares desocupados (1-f) 
 Então, C = pc(1-f) 
 
 Do que é composta a Taxa de extinção  E 
 Probabilidade de extinção em uma mancha  pe 
 Fração de manchas ocupadas  f 
 Então, E = pef 
 
 O modelo clássico de metapopulações (Lewis 1970) 
 
 df = C – E 
dt 
df = pc(1-f) – pef 
dt 
 
Modelo clássico de Levins 1970 (Espacialmente implícito) 

Taxa de extinção 
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 
Ta
xa
 d
e 
re
co
lo
ni
za
çã
o 
0,4 
0,6 
0,8 
1,0 
0,2 
Modelo clássico de Levins 1970 (Espacialmente implícito) 
Suposições extraídas por Lewis de seu modelo: 
 
 Existe um número alto de manchas iguais na natureza (de igual 
tamanho ou qualidade). 
 
 Todas as manchas tem igual chance de extinção (de igual tamanho ou 
qualidade). 
 
 Todas as manchas tem a mesma chance de receber colonizadores 
(mesma distância ou transponibilidade). 
 
 
A dinâmica de extinções e recolonizações 
Fatores que afetam a dinâmica e não compõe o modelo clássico: 
 
 Número de manchas  persistência da metapopulação. 
 
 Tamanho e qualidade da mancha  taxa de extinção. 
 
 Distância entre as manchas  taxa de recolonização e extinção. 
 
 Distribuição espacial das manchas  taxa de recolonização e extinção. 
 
Modelo espacialmente explícito (Trampolim ou caminho) 
 Incorporando o fator distância entre manchas: 
 A chance de dispersão entre manchas depende da distância. 
 A chance de colonização depende do grau de isolamento da mancha. 
 
Pd = Probabilidade de dispersar 
2 Pd 
Pd 
A 
C 
B 
D 
Modelo espacialmente explícito (Trampolim ou caminho) 
As paisagens antrópicas e os mosaicos de hábitats: 
 
 A maioria do mundo é formado por mistos de manchas de hábitats 
naturais e manchas de hábitats antrópicos. 
 
 Hábitats utilizáveis, Hábitats de dispersão, Hábitats não utilizáveis. 
 
 Nestas condições antrópicas surgem metapopulações. 
 
Hábitats apropriados porém desocupados 
Risco de extinção de metapopulaões: 
 
 Noção espacial realista: a chance de 
extinção depende do grau de 
fragmentação do habitat. 
 
 Noção temporal implícita: o aumento da 
fragmentação e do risco de extinção 
ocorre ao longo do tempo durante o 
processo de ocupação humana. 
Hábitat ocupável - mancha 
 
Hábitat não ocupável 
Fr
aç
ão
 d
e 
m
an
ch
as
 o
cu
pa
da
s 
Taxa de Fragmentação 
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Hábitats apropriados porém desocupados 
Processo: aumento da fragmentação = 
redução na dispersão = redução nas 
colonizações. 
 
Conclusão: a extinção completa da 
metapopulação pode ocorrer mesmo ainda 
havendo hábitats apropriados para a 
espécie. Hábitat ocupável - mancha 
Hábitat não ocupável 
Fr
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Taxa de Fragmentação 
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Hábitats apropriados porém desocupados 
 Exemplo: estudo com a coruja Strix occidentalis (Lande 1988). 
 Vivem aos pares em florestas no Nordeste dos EUA e estabelecem 
territórios de 12 a 30 km2. 
 
 
Hábitats apropriados porém desocupados 
Exemplo: estudo com a coruja Strix occidentalis (Lande 1988). 
 
 Os resultados mostraram que se as florestas fossem reduzidas a menos 
de 20% da sua porção original, a espécie seria extinta mesmo ainda 
restando hábitats apropriados para suas populações. 
 
 Este estudo destacou o tema “metapopulações” no cenário científico. 
Modelo de fonte e dreno (sources and sinks) 
 Incorpora o tamanho (qualidade) da mancha como um fator. 
A distância entre manchas continua sendo um fator presente. 
Manchas ocupadas 
Manchas desocupadas 
Dispersão 
Modelo de fontes e drenos (sources and sinks) 
 Composição 
 
 Subpopulações Fonte 
 Natalidade maior que mortalidade 
 dispersão de excedente. 
 Manchas maiores ou com maior 
qualidade. 
 
 Subpopulações dreno 
 Natalidade menor que 
mortalidade  entrada dos 
excedente. 
 Manchas menores ou de menor 
qualidade. 
Manchas ocupadasManchas desocupadas 
Dispersão 
Efeitos de fatores espaciais 
Portanto: 
 
 O tamanho da mancha está relacionado à chance de extinção. 
 
 O isolamento de uma mancha pode afetar a chance de recolonização. 
 
 O isolamento também está relacionado com a chance de extinção. 
 
 
 
Efeitos de fatores espaciais 
Tamanho da mancha e chance de extinção 
Estudo com o musaranho - Sorex araneus (Hanski 1991). 
 Ilhas em lagos da Finlândia com tamanho entre 0,1 e 1000h e distâncias 
entre 0,1 e 2 km: efeito do tamanho. 
Efeitos de fatores espaciais 
Isolamento e chance de recolonização 
 
Exemplo: Estudo com borboletas - Hesper comma (Thomas e Jones 1993) 
• A espécie ocorre em campos de 
pastagem de solos calcários no 
Reino Unido UK. 
 
• Estes se tornaram menos 
abundantes entre 1950 e 1980 o 
que levou a redução da espécie 
neste período. 
 
• Apartir de 1980 os campos voltaram 
a ser abundantes e os autores 
documentaram o processo de 
ocupação (entre 1980 e 1990). 
Efeitos de fatores espaciais 
 Isolamento e chance de recolonização: poucos fragmentos separados por 
mais de 2 km de outro ocupado foram colonizados. 
Efeitos de fatores espaciais 
 Isolamento e chance de extinção: o chamado “Efeito resgate”: 
 
 Uma mancha próxima a outra ocupada pode receber imigrantes por 
mais de uma vez. 
 
 Imigração para manchas ocupadas = aumento do tamanho da subpop. 
populacional. 
 
 A imigração pode evitar que subpopulações declinantes mínguem para 
números cada vez menores até a extinção local. 
 
 
 
 
 
 
Contínuo entre modelo clássico e de Fonte-dreno 
 
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Plejebus argus 
Ocorrência: Reino Unido 
Os diferentes tipos de metapopulações existem dentro de um contínuo, 
variando desde locais onde as manchas são desiguais e com diferentes 
chances de extinção, até locais onde as manchas são de tamanho 
semelhante e apresentam igual chance de extinção. 
Manejo de metapopulações 
 A conservação das metapopulações depende: 
 Da proporção de cada tipo de habitat (utilizável vs. de dispersão). 
 De como estão ocupados pelas subpopulações. 
 
 Ex. Passeriforme australiano (Stipiturus malachurus) 
 
 
Estratégias 
Aumentar mancha 2 
Aumentar mancha 5 
Corredor 1 (C1) 
Corredor 2 (C2) 
C1 C2 
C2 
C2 
C1 
Manejo de metapopulações 
 Com a técnica de “Modelagem Dinâmica Estocástica” demonstrou-se que a melhor 
estratégia dependia de como as manchas estavam ocupadas pelas subpopulações: 
 Condição 1: Apenas a maior mancha ocupada: C2  E5  E2 
 Condição 2: Apenas as duas menores manchas ocupadas: E2  C1  C2 
 
 
Estratégias 
Aumentar mancha 2 
Aumentar mancha 5 
Corredor 1 (C1) 
Corredor 2 (C2) 
C1 C2 
C2 
C2 
C1 
Conservação em áreas naturais e a teoria de metapopulação 
Corredores ecológicos na conservação de populações (hábitat de dispersão: 
contínuos ou stepping-stones): 
Mesmo quando não há uma dinâmica de metapopulações a dinâmica 
de dispersão é importante na conservação de populações. 
Stepping Stones 
Área de 
borda 
Área 
núcleo 
Contínuo 
Conservação em áreas naturais e a teoria de metapopulação 
 As Unidades de Conservação (UCs) e o Modelo de 
Fonte e Dreno: 
 Fonte = UC. 
 Drenos = Reservas legais, áreas de conservação 
permanente. 
 
 Conclusões: 
 Eliminar hábitats de dispersão pode isolar 
subpopulações. 
 Eliminar populações fonte pode causar a extinção 
da metapopulação. 
 Quanto menor o número de Fontes maior o risco 
de extinção. 
Resumo 
 Em uma metapopulação a dinâmica populacional é mais influenciada pelo padrão de 
ocupação das manchas do que por fatores ligados a natalidade e mortalidade. 
 
 Tipos de metapopulações: 
 Modelo Clássico (Lewis 1970). 
 Modelo espacialmente explícito (iniciado com Lande 1988) 
 Modelo de fonte e dreno. 
 
 Efeito de fatores espaciais. 
 
 Implicações para o manejo e conservação de espécies: 
 Fragmentação e extinção. 
 Manejo de metapopulações. 
 Conservação em áreas naturais e a teoria de metapopulação. 
Referencial bibliográfico 
 Begon, 4ª ed. – capítulo 6: pag. 175 – 184. 
 Begon, 4ª ed. – capítulo 7: pag. 217 – 218. 
 Begon, 4ª ed. – capítulo 15: pag. 464 – 465. 
	Slide Number 1
	Introdução
	Introdução
	Introdução
	Quando uma população é uma metapopulação?
	Quando uma população é uma metapopulação?
	Quando uma população é uma metapopulação?
	Quando uma população é uma metapopulação?
	Quando não há uma metapopulação verdadeira?
	Comparação: metapopulação versus população
	Modelo clássico de Levins 1970 (Espacialmente implícito)
	Modelo clássico de Levins 1970 (Espacialmente implícito)
	Modelo clássico de Levins 1970 (Espacialmente implícito)
	Modelo clássico de Levins 1970 (Espacialmente implícito)
	Modelo clássico de Levins 1970 (Espacialmente implícito)
	A dinâmica de extinções e recolonizações
	Modelo espacialmente explícito (Trampolim ou caminho)
	Modelo espacialmente explícito (Trampolim ou caminho)
	Hábitats apropriados porém desocupados
	Hábitats apropriados porém desocupados
	Hábitats apropriados porém desocupados
	Hábitats apropriados porém desocupados
	Modelo de fonte e dreno (sources and sinks)
	Modelo de fontes e drenos (sources and sinks)
	Efeitos de fatores espaciais
	Efeitos de fatores espaciais
	Efeitos de fatores espaciais
	Efeitos de fatores espaciais
	Efeitos de fatores espaciais
	Contínuo entre modelo clássico e de Fonte-dreno
	Manejo de metapopulações
	Manejo de metapopulações
	Conservação em áreas naturais e a teoria de metapopulação
	Conservação em áreas naturais e a teoria de metapopulação
	Resumo
	Referencial bibliográfico