Aula 07 Propriedades emergentes das comunidades

Prévia do material em texto

Propriedades emergentes das comunidades
Ecologia de Populações e Comunidades
Milton Mendonça Jr.

Aristóteles - “O todo é mais que a soma das partes”.
A interação entre as partes de um sistema dá características e dinâmica do “todo”.
Para populações:
Coletivas: tamanho, densidade;
Emergentes: taxas básicas, estrutura etária e genética, razão sexual, distribuição espacial.
Propriedades emergentes.
Conceitos de comunidade. 
Conjunto de populações de diferentes espécies que interagem com o ambiente externo e entre si, no tempo e no espaço. 
Uma comunidade é mais que a soma das populações, pois considera as interações entre os organismos componentes destas. 
Interações nas comunidades.
Já vimos!
Positivas e negativas;
Tróficas e não-tróficas;
Diretas e indiretas...
Propriedades emergentes em comunidades.
Que tipo de coisa existe ou acontece numa comunidade que não poderia acontecer numa população?
Propriedades da comunidade biológica. 
propriedade coletivas (simples adição de componentes): 
riqueza de spp.;
biomassa (kg/m2 ou m3);
produtividade (kg/m2-m3 por ano).
Riqueza de espécies.
número bruto de spp. convivendo em dada comunidade;
como delimitamos uma comunidade no espaço?
não nos diz nada sobre as diferenças ou similaridades biológicas entre as espécies;
plantas, fungos, insetos e mamíferos num mesmo balaio!
Riqueza de espécies.
moeda básica das avaliações de biodiversidade:
útil em comparações no tempo e espaço;
busca de padrões (descritivo).
valor intuitivo;
valoração de comunidades - quanto mais spp. (mais rica):
+ “interessante” (como cabem tantas spp.?);
+ fácil preservar (otimiza os esforços);
+ difícil de amostrar!
Composição de espécies.
mais que contar, listar;
descreve, ainda não mostra estrutura;
revela padrões no espaço e tempo (similaridade);
valoração de comunidades - complementaridade na composição entre áreas:
critério para designar unidades de conservação: maximiza riqueza spp. preservada.
Biomassa.
peso conjunto dos organismos de diferentes spp. presentes numa comunidade ≈ densidade;
Produtividade.
dinâmica do peso conjunto dos organismos de diferentes spp. presentes numa comunidade no tempo;
 ecologia de ecossistemas!
Propriedades da comunidade biológica.
propriedades emergentes  interação entre componentes: 
funções ecológicas (produtores, consumidores e decompositores)
organização das funções ecológicas entre espécies (redes de interações, teias tróficas, guildas)
dinâmica das funções ecológicas no conjunto de espécies (estabilidade, resistência/ resiliência, invasibilidade)
limites à similaridade ecológica (nicho) das espécies competidoras
modificação das funções ecológicas por coevolução
As 3 funções tróficas.
 produtores (autotróficos): sintetizam compostos orgânicos a partir de inorgânicos (CO2, H2O, minerais) usando fonte energética externa (fotoautotróficos, quimioautotróficos);
 consumidores (heterotróficos): obtém seus compostos orgânicos a partir de outros organismos vivos;
 decompositores (heterotróficos): obtém seus compostos orgânicos a partir de organismos ou partes de organismos mortos (MOM).
Representando a estrutura das comunidades.
Pirâmides tróficas (Elton, 1927) - cada degrau representa números, biomassa ou produtividade.
produtores
consumidores 1ários
consumidores 2ários
cons. topo
decompositores
Representando a estrutura 
das comunidades.
energia
H2
H2S
CH4
*
*Ex.: 12H2S + 6CO2 → C6H12O6 + 6H2O + 12S
OU
retro-
alimentação
Teias tróficas.
níveis tróficos, espécies, relações interespecíficas:
Teias tróficas.
especialização:
monofagia
oligofagia
polifagia
“onivoria”
conectividade
modularidade
centralidade
Lewinsohn & Cagnolo, Science 23 March 2012 
Dawah, H.A., B.A. Hawkins, and M.F. Claridge. 1995. Structure of the parasitoid communities 
of grass-feeding chalcid wasps. Journal of Animal Ecology, vol. 64, pp. 708-720. 
Teias tróficas.
24 sítios de amostragem campos Inglaterra e Gales (1980-1992), 164.215 ramos de planta 
dissecados para identificar táxons e relações alimentares.
Teias tróficas.
comunidade intertidal, fundos lodosos do Porto de Otago
http://www.otago.ac.nz/parasitegroup/projects.html 
vermelho: parasitas
Teias tróficas no espaço.
400 km sul de Buenos Aires;
sierras, morros isolados; alt=500 m; 
12 teias polinizador-planta, 268 espécies;
10 plots circulares (1m ) por sierra, angiospermas idtf., 15 min de obs. de visitantes florais; 318h de obs.total!
Sabatino, Malena, Néstor Maceira, and Marcelo A. Aizen. 2010. 
Direct effects of habitat area on interaction diversity in pollination webs. 
Ecological Applications 20:1491–1497 
Teias tróficas e filogenia.
(Ingram & Shurin 2009, Ecology) 
Cascatas de extinção e conservação.
Sahasrabudhe & Motter 2011. Rescuing ecosystems from extinction 
cascades through compensatory perturbations. Nature Communications 2, 
Article number: 170. doi:10.1038/ncomms1163
Redes de interações.
outros tipos de interação (não-tróficas) podem ser tão ou mais importantes;
engenheiros do ecossistema:
direta/indiretamente modulam disponibilidade de recursos para outras spp. modificando o meio físico-quimicamente;
modificam, mantém ou criam habitats usados por outras spp.;
autogênicas ou alogênicas.
Redes de interações.
tróficas interagem com não-tróficas!!!
extinção de Amphipoda intertidal (construtor de “tocas”) por parasito Trematoda no Mar de Wadden (Dinamarca).
extinção de boa parte dos componentes da comunidade após tempestades!!!
Mouritsen & Poulin, 2002
Importância relativa das espécies.
todas são importantes, mas algumas espécies são mais importantes que outras...?
espécies-chave: mantém a estrutura da comunidade através de suas ações (tróficas ou não-tróficas);
inclui engenheiros de ecossistema.
Estes, J.A. and D.O. Duggins. 1995. Sea otters and kelp forests in Alaska: generality and 
variation in a community ecological paradigm. Ecological Monographs 65: 75-100. 
Dinâmica das comunidades.
estabilidade: manutenção da estrutura e tamanho da comunidade no tempo
múltiplos aspectos!
contrasta com a ação de distúrbios ambientais
resiliência: taxa de retorno ao estado original
resistência: capacidade da comunidade de evitar mudança de estado
estabilidade pode ser local ou regional
Distúrbio: mudança temporária em condições ambientais 
 mudança na comunidade biológica (profunda?)
 remoção de biomassa e/ou  mortalidade elevada dos componentes da comunidade
Pare & Pense...
escolher um tipo de comunidade
escolher um distúrbio ambiental
como distúrbio afeta estabilidade?
o que é resistência ao distúrbio nessa comunidade?
o que é resiliência ao distúrbio nessa comunidade?
Como representar? (desenhe!)
invasibilidade é forma de resistência:
porque spp. se tornam invasoras?
estabilidade em termos de que?
riqueza, composição, produtividade, estrutura trófica????
Begon, Townsend & Harper. 2006. Ecology. Blackwell Publ.
Em suma...
comunidades são estudadas por suas propriedades coletivas!
riqueza, biomassa, produtividade
comunidades são estudadas por suas propriedades emergentes!
redes de interação (tróficas e não)
importância de espécies individuais
estabilidade temporal
processos evolutivos...
cautela e crítica científicas: complexidade em repassar info a atores envolvidos (governos, ONGs, população);
efeitos antrópicos = experimentos (distúrbios) artificiais!
mensurar estabilidade das comunidades para entender, mitigar efeitos antrópicos...
Lições para a Conservação...
Lições para a Conservação...
indo além da riqueza e composição de spp. (“biodiversidade”): 
paradigma ultrapassado?
conservação das interações
conservação das funções ecológicas
foco no funcionamento dos ecossistemas (serviços do ecossistema)... fala a língua da economia, aproxima da ecologia...
Limites à similaridade ecológica entre spp.
spp. com necessidades de recursos similares convivendo competiriam entre si; 2 processospodem ocorrer:
 tendência que uma excluísse a outra, ou seja, uma se extinguiria localmente: princípio da exclusão competitiva. 
 indivíduos menos similares aos da outra espécie levariam vantagem (sobrevivência e/ou reprodução) = tenderiam a deixar + descendentes = espécies + distintas (longo prazo) = menos competição: processo evolutivo de liberação competitiva.