Aula 03 Populacoes no Espaco

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Populações no espaço.
Ecologia de Populações e Comunidades
BIO 11003
Dispersão e distribuição. 
os organismos se movimentam - pelo menos 1 vez em sua existência! - no espaço
dispersão = processo
distribuição = padrão
dispersão: deslocamento dos indivíduos de população em relação aos demais, busca por:
recursos alimentares
recursos reprodutivos 
recursos espaciais
condições ambientais adequadas
Dispersão e distribuição.
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agrupada
aleatória
Dispersão e distribuição.
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regular
Linares-Palomino, Spatial distribution patterns of trees in a seasonally dry forest in the Cerros de Amotape National Park, northwestern Peru. Rev. peru. biol. 12(2): 317 - 326 (2005)
Padrões espaciais de concentração de bacterias enterococcas fecais em Clear Lake, Iowa, em 1999. Downing & Schlesser 2002.
Competição intraespecífica.
um organismo ao consumir um recurso o torna indisponível no meio para outros – se diz que ocorre depleção do recurso;
intensidade da competição depende: 
quantidade de recurso no meio;
disponibilidade do recurso para competidores; 
condições ambientais que favoreçam competição;
disposição (espacial) do recurso.
Competição intraespecífica.
Dispersão, heterogeneidade, escala.
“home range” = área a qual um organismo normalmente confina suas atividades vitais
plantas/fungos: crescimento modular!
o que é normalmente?
o que mais pode ocorrer?
...
Migração.
Populações no espaço.
O mundo é homogêneo? (recursos e condições)
Não! O mundo é heterogêneo.
pelo menos em alguma escala!!!
todos os lugares são habitáveis?
estão habitados?
ACTIVE LEARNING
desenhe a disposição espacial de manchas
de habitat para uma dada sp.
desenhe agora os organismos
desenhe os processos espaciais 
dessa população!!!
Populações no espaço.
manchas podem estar povoadas e outras vazias; 
dispersão: colonização de manchas desocupadas (depende do grau de isolamento);
cada mancha ocupada = subpopulação, 
conjunto de manchas = metapopulação.
“Anything you can do, I can do meta!”
Metapopulações.
Metapopulações.
modelos populacionais (no tempo) = populações fechadas! Isto é irreal!
população de populações (Levins 1970);
modelos simples, não importa tamanho populacional (no. de indivíduos), mas sim:
colonização de novas manchas;
extinção local em manchas ocupadas.
Ricklefs, 2008
Modelo de Levins.
df/dt = I – E, onde:
df/dt é a variação no número de lugares/manchas ocupadas;
I é a taxa de ganho de lugares (colonização)
E é a taxa de perda de lugares (extinção local).
pressupostos irreais: manchas homogêneas, ausência de estrutura espacial, ausência de retardos, grande número de manchas...
Modelos mais complexos.
ilha-continente (chuva de propágulos);
efeito de resgate;
fontes-sumidouros.
Ilha-continente.
uma mancha maior domina as demais e envia propágulos em grande número;
a dinâmica depende do “continente”!
Ilha-continente.
populações de Euphydryas editha (Lepidoptera) 
em Morgan Hill (Santa Clara County, California)
D D Murphy, K E Freas, and S B Weiss. An environment-metapopulation approach to population viability analysis for a threatened invertebrate. Conservation Biology, 4:41-51, 1990. 
durante seca prolongada em 1975-1977, todas as subpopulações 
se extinguem exceto a da área maior, em azul, que recoloniza as 
demais nos anos seguintes
Fontes-sumidouros (source-sink).
t1
intensidade da cor = tamanho populacional
fonte
sumi
douro
t2
fonte
manchas podem diferir em qualidade do habitat: + qualidade = crescimento pop. = + propágulos emigrantes, – qualidade = descrescimento pop.;
manchas de + qualidade funcionam como “continentes”, são fontes de propágulos que sustentam mesmo manchas que não manteriam populações se isoladas (sumidouros).
evento qualquer corta rotas de dispersão de propágulos
extinção local
Efeito de resgate.
propágulos chegam não só a manchas desabitadas mas também a manchas habitadas;
manchas com pops. sob risco de extinção (pops. pequenas) podem ser resgatadas por propágulos colonizantes.
t1
t2
t3
extinção local evitada por imigração
intensidade da cor = tamanho populacional
altamente conectado
conexão/
isolamento
mancha
altamente isolado
todas pequenas
pequenas & grandes
tamanho
manchas
todas grandes
Aycrigg & Garton 2014
clássica
desequilíbrio
continente-ilha
“manchado”
manchas ocupadas
manchas desocupadas
dispersão
limite da população
limite da metapopulação
ACTIVE LEARNING
volte ao desenho e repense: 
qual dinâmica seria provável no 
mosaico que você desenhou?
Probabilidade de extinção.
qualquer população pode se extinguir a qualquer momento = pe ;
PROBABILIDADE DE PERSISTÊNCIA DA POPULAÇÃO LOCAL (em uma mancha) NO TEMPO:
Pt = (1- pe)t ;
por menor que seja pe , Pt vai ser pequena se t for grande!
PROBABILIDADE DE PERSISTÊNCIA REGIONAL (em todas as manchas) NO ESPAÇO:
Px = 1 - (pe)x
a probabilidade de que TODAS as subpopulações se extingam simultaneamente!
Calculando...
pe = 0,7
t = 5; P5 = 0,00243 (0,2%)
x = 10; P10 = 0,97! (97%)
é um paradoxo???
cada subpopulação = alta chance de extinção
metapopulação deve persistir...
teoria de metapopulações é crucial para biologia da conservação!!!
Biologia da Conservação.
metapopulações & áreas de proteção:
tamanho das reservas (muito pequenas = sumidouros)
distribuição no espaço 
(conexão X isolamento)
corredores ecológicos:
naturais (matas ciliares);
manejados.
melhor
pior
tamanho reserva
no. reservas
proximidadereservas
proximidadereservas
conectividade reservas
formato reserva
“Now for something completely different...”
Uma nova biosfera...
basalto 350-500 m abaixo do nível do fundo oceânico (2000m profundidade) de 3.5 milhões de anos de idade;
genes funcionais indicam microorganismos capazes de ciclar metano e reduzir enxofre; 
atividade microbiana quando incubados em laboratório.
Mark Lever
Lever et al. 2013. Evidence for Microbial Carbon and Sulfur Cycling in Deeply Buried Ridge Flank Basalt. Science.
Litopanspermia.
von Helmholtz & Lord Kelvin (1871) meteoros impactam Terra e geram ejetas/escombros lançados ao espaço (litopanspermia);
ideia revivida na década passada:
experimentos de reentrada em ônibus espacial.
Nicholson 2009
Metapopulações no espaço!
 teoria de metapopulações pode ser outro análogo para sistemas planetários:
manchas são planetas;
ocupados ou não!
colonização e 
extinção;
modelo padrão: não-
equilíbrio!
será população em 
manchas???
continente???
metabiosfera
Mendonça, 2014 Icarus
Mendonça, 2015
Ciência Hoje
Mendonça, 2016
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