Aula_3 (Ecologia de População)

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FUNDAMENTOS DE ECOLOGIA
Instituto de Ciência e Tecnologia – Universidade Federal de Alfenas
OBJETIVOS DESTA AULA
❑ Conceituar População
❑ Reconhecer as principais características/atributos das
Populações
❑ Entender o processo e distribuição e abundância das
populações
❑ Estudar a dinâmica, o crescmento e a regulação
populacional
❑ Discutir a importância e aplicação Teoria de
Metapopulação
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O QUE É POPULAÇÃO?Aula
3
E como definimos espécies em Ecologia...
“Conjunto de indivíduos da mesma espécie que habitam o 
mesmo ambiente ao mesmo tempo”
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TIPOS DE ORGANISMOSAula
3
Hydra viridissima
Sinantherina spGiraffa camelopardalis
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CARACTERÍSTICAS/ATRIBUTOS POPULACIONAISAula
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Número de indivíduos
Proporção sexual
Distribuição etária
Distribuição espacial
Distribução temporal
Potencial Biótico/Fitness reprodutivo
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DETERMINADO O TAMANHO DAS POPULAÇÕES (N)Aula
3
Nascimento [B]
Imigração [I] Emigração [E]
Morte [D]
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MODELOS APLICADOS A DINÂMICA DE POPULAÇÕESAula
3
PRESSUPOSTOS INICIAIS DO CRESCIMENTO POPULACIONAL (GOTELLI, 2007)
1. A população deve ser ou estar “fechada”.
2. A população deve apresentar ausência de
estrutura genética.
3. A população deve apresentar ausência de
estrutura etária.
4. A população deve apresentar crescimento
contínuo e sem retardos.
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MODELOS APLICADOS A DINÂMICA DE POPULAÇÕESAula
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Thomas R. Malthus
MODELO DE CRESCIMENTO EXPONENCIAL (1798)
N
úm
er
o 
de
 P
hl
ox
Tempo (anos)
Ambiente ilimitado (b e d constantes)
rN
dt
dN
=
rt
t eNN 0=
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MODELOS APLICADOS A DINÂMICA DE POPULAÇÕESAula
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D
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D
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de
 O
2
resistência ambiental
Ta
ma
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o P
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ula
cio
na
l
tempo
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MODELOS APLICADOS A DINÂMICA DE POPULAÇÕESAula
3
Pierre François-Verhuslt
MODELO DE CRESCIMENTO LOGÍSTICO (1838)
Ambiente limitado (b e d variável)
N
úm
er
o 
de
 C
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al
am
an
us
/c
m
2
Tempo (semana)
rtat
e
K
N
−+
=
1





 −
=
K
NK
rN
dt
dN
Capacidade de suporte (K)
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MODELOS APLICADOS A DINÂMICA DE POPULAÇÕESAula
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Fase de Lag
Fase de Crescimento
Fase Estácionaria
Fase de Senescência
MODELO DE CRESCIMENTO LOGÍSTICO
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MODELOS APLICADOS A DINÂMICA DE POPULAÇÕESAula
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MODELO DE CRESCIMENTO LOGÍSTICO
Relação entre tamanho da população (N) e a taxa de crescimento instantânea (r)
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MODELOS APLICADOS A DINÂMICA DE POPULAÇÕESAula
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MODELOS APLICADOS A DINÂMICA DE POPULAÇÕESAula
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MODELO DE CRESCIMENTO LOGÍSTICO
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MODELOS APLICADOS A DINÂMICA DE POPULAÇÕESAula
3
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MODELOS APLICADOS A DINÂMICA DE POPULAÇÕESAula
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Potencial
Biótico Resistência 
Ambiental
Capacidade 
de Suporte
Curva “S”Curva “J”
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POTENCIAL BIÓTICOAula
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“poder inerente que os organismos tem de reproduzir e 
sobreviver”
(Chapman, 1925)
“capacidade reprodutiva máxima de uma população sob 
condições ambientais ótimas”
(Odum, 1983)
treR .
0 = xxmlR =0
ou
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ASPECTOS DEMOGRÁFICOS DAS POPULAÇÕESAula
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Pearl, R. & Parker, S.L. (1921). Experimental studies on the duration of life:
introductory discussion of the duration of life in Drosophila. American
Naturalist, 55, 481-509.
Raymond Pearl
Tabela de vida dinâmica – baseada no estudo de um grupo de
indivíduos da mesma idade (coorte) durante toda a sua vida.
Tabela de vida estática – baseada no estudo de indivíduos de
diferentes idades num tempo determinado.
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ASPECTOS DEMOGRÁFICOS DAS POPULAÇÕESAula
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x ax lx dx qx
0 530 1.00 371 0.70
1 159 0.30 79 0.50
2 80 0.15 32 0.40
3 48 0.09 27 0.55
4 21 0.04 16 0.75
5 5 0.01 5 1.00
x – idade ou estágio de entrada no censo
lx – proporção da coorte original que sobrevive no estágio x
ax – número de indivíduos que sobrevivem no estágio x
dx – número de indivíduos que morreram durante o estágio x
qx – proporção de indivíduos que entraram e morreram no estágio
lx = ax/a0 sobrevivência
qx = dx/ax taxa de mortalidade
Sciurus carolinensis
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ASPECTOS DEMOGRÁFICOS DAS POPULAÇÕESAula
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x – idade ou estágio de entrada no censo
lx – proporção da coorte original que sobrevive no estágio x
ax – número de indivíduos que sobrevivem no estágio x
dx – número de indivíduos que morreram durante o estágio x
qx – proporção de indivíduos que entraram e morreram no estágio
mx – número médio de filhotes/indivíduo no estágio x
Fx – Fecundidade = ax . mx no estágio x
x ax lx dx qx mx Fx
0 530 1.00 371 0.70 0 0
1 159 0.30 79 0.50 2 318
2 80 0.15 32 0.40 4 320
3 48 0.09 27 0.55 6 288
4 21 0.04 16 0.75 1 21
5 5 0.01 5 1.00 0 0
Sciurus carolinensis
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ASPECTOS DEMOGRÁFICOS DAS POPULAÇÕESAula
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x ax lx dx qx mx Fx mx.lx
0 530 1.00 371 0.70 0 0 0
1 159 0.30 79 0.50 2 318 0.60
2 80 0.15 32 0.40 4 320 0.60
3 48 0.09 27 0.55 6 288 0.54
4 21 0.04 16 0.75 1 21 0.04
5 5 0.01 5 1.00 0 0 0
Sciurus carolinensis
R0 = média do número de filhotes/indivíduo/geração
R0 = ∑ lx mxTaxa reprodutiva líquida
1.78
R0 = 1  população estacionária ou equilíbrio
R0 > 1  população em crescimento
R0 Média(x) Variância (2)/ Média (x) > 1
Apis melifera
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DISPERSÕES DE POPULAÇÕESAula
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DISPERSÕES DE POPULAÇÕESAula
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Streptopelia decaocto
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DISPERSÕES DE POPULAÇÕESAula
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DISPERSÕES DE POPULAÇÕESAula
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TEORIA DE METAPOPULAÇÃOAula
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“Uma população natural ocupando qualquer área considerável deverá ser
feita de um número n de populações locais ou colônias.“
(Andrewartha & Birch, 1954)
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TEORIA DE METAPOPULAÇÃOAula
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Levins, R. (1969). Some demographic and genetic consequences of
environmental heterogeneity for biological control. Bulletin of the
Entomological Society of America, 15, 237-240
Richard Levins colonização de manchas vazias de habitat
extinção local de manchas habitadas
𝑑𝑝
𝑑𝑡
= 𝑚𝑝 × 1 − p − ep
p  número de manchas ocupadas
e  taxa de extinção
m  taxa de colonização de manchas vazias
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TEORIA DE METAPOPULAÇÃOAula
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Modelo clássico de Levins Modelo continente-ilha
Modelo em desequilíbrio
Modelo de manchas
área de desova de peixes
área de dispersão e fluxo gênico freqüente 
entre populações
área de dispersão e fluxo gênico irregular 
entre populações
SITUAÇÃO 1
área de desova de peixes
área de dispersão e fluxo gênico irregular 
entre populações
rodovias
área desmatadas
SITUAÇÃO 2
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TEORIA DE METAPOPULAÇÃOAula
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TEORIA DE METAPOPULAÇÃOAula
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Pires, A. S. & Fernandez, F. A. S. (1999). Use of space by the marsupial Micoureus
demerarae in small Atlantic Forest fragments in southeastern Brazil. Journal of Tropical
Ecology, 15: 279-290.
Período de coleta: 1995 -1998
Método de coleta: captura-marcação-recaptura
Local das coleta: matriz e fragmentos (1,5 a 15 ha)
Resultados
- 600 capturas e recapturas nos fragmentos
- 2 capturas na matriz
- 9 recapturas em outros fragmentos
Ilhas dos Barbados - Reserva Biológica Poço das Antas
Micoureus demerarae (Didelphidae)
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TEORIA DE METAPOPULAÇÃOAula
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Hanski, I. A. & Gilpin, M. E. Metapopulation Biology: Ecology, Genetics and
Evolution. Academic Press, 1997.
Ilkka Hanski
(1) o habitat apropriado ocorre em manchas discretas que podem ser
ocupadas por populações locais;
(2) mesmo as maiores populações têm um risco substancial de
extinção;
(3) as manchas não devem ser muito isoladas para previnir
recolonização após extinção; e
(4) a dinâmica das populações locais não são sincronizadas.
CONDIÇÕES DE EXISTÊNCIA DE METAPOPULAÇÃO
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FLUTUAÇÃO E REGULAÇÃO DAS POPULAÇÕESAula
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“A flutuação é uma regra para as populações naturais.”
R.E. Ricklefs (2003)
Carneiros na ilha da Tasmânia
Mariposa de inverno
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FLUTUAÇÃO E REGULAÇÃO DAS POPULAÇÕESAula
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Fatores de Crescimento
(potencial biótico)
Abiótico
Luz favorável
Temperatura favorável
Ambiente químico favorável
Biótico
Alta taxa reprodutiva
Nicho generalizado
Disponibilidade de habitat
Habilidades para
- competir por recursos
- fuga/defesa contra predadores
-resistir a doenças e parasitas
- migrar e viver em outros habitats
- adaptar às mudanças ambientais
Fatores de Declínio
(resistência ambiental)
Abiótico
Excesso ou falta de luminosidade
Alta ou baixa temperatura 
Ambiente químico desfavorável
Biótico
Baixa taxa reprodutiva
Nicho especializado
Habitat inadequado ou destruído
Presença de muitos competidores
Habilidade insuficiente para fuga ou defesa 
contra predadores
Inabilidade para resistir a doenças
Inabilidade de adaptação às mudanças 
ambientais
Tamanho Populacional
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FLUTUAÇÃO E REGULAÇÃO DAS POPULAÇÕESAula
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Ardea cinerea
Fonte: Lack (1966)
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de
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Tempo (anos)
Flutuação irregular de pequena magnitude
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FLUTUAÇÃO E REGULAÇÃO DAS POPULAÇÕESAula
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Dendrolimus sp
Tempo (anos)
N
úm
er
o 
de
 la
rv
as
/ m
2
Fonte: Varley (1949)
Flutuação irregular de grande magnitude
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FLUTUAÇÃO E REGULAÇÃO DAS POPULAÇÕESAula
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Dicrostonyx groenlandicus
Flutuação cíclica
Fonte: Shelford (1945)
Tempo (anos)
N
úm
er
o 
de
 le
m
in
gu
es
/h
ec
ta
re
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FLUTUAÇÃO E REGULAÇÃO DAS POPULAÇÕESAula
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Fonte: Pearson(1963)
R
at
os
 /a
cr
e
Tempo (anos)
Flutuação irruptiva
Mus musculus
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FLUTUAÇÃO E REGULAÇÃO DAS POPULAÇÕESAula
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Mecanismo densidade-dependente
– afeta a população esta em alta densidade.
– ex. doença, competição, predação.
– bom regulador do tamanho da população.
– causa o crescimento logístico.
Mecanismo densidade-independente
– afeta a população randomicamente.
– ex. furacão, fogo, seca, enchentes.
– afeta toda a população.
– causa um rápido aumento ou decréscimo 
populacional (fraco regulador populacional).
aumento da competição
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FLUTUAÇÃO E REGULAÇÃO DAS POPULAÇÕESAula
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Instituto de Ciência e Tecnologia – Universidade Federal de Alfenas
FLUTUAÇÃO E REGULAÇÃO DAS POPULAÇÕESAula
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Densidade de fêmeasSementes plantadas/m2
N
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Evolução da Estratégia de Vida e Otimização Energética
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ESTRATÉGIAS DE VIDAAula
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Robert H. MacArthur
MacArthur, R. H. & Wilson, E. O. 1967. The Theory of Island Biogeography.
Princeton, N.J.: Princeton University Press.
Algumas características da história de vida de espécies seleção r e K
Desenvolvimento
Taxa reprodutiva
Idade reprodutiva
Tamanho do corpo
Tipo de reprodução
Tempo de vida
Habilidade competitiva
Sobrevivência
Tamanho populacional
Habilidade de dispersão
Tipo de habitat
Exploração de nicho
Cuidado parental
rápido
alto
precoce
pequeno
reprodução única
curto
fraca
alta mortalidade de jovens
variável e abaixo de K
boa
perturbado
generalista
nenhuma
devagar
baixo
tardia
grande
várias reproduções
longa
forte
baixa mortalidade de jovens
constante e próximo de K
pobre
não perturbado
especialista
intensivo
Característica Seleção r Seleção K
Edward O.Wilson
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ESTRATÉGIAS DE VIDAAula
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