Aula 4 Nicho ecologico

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Teoria do 
Nicho ecológico 
Teoria do Nicho ecológico 
Joseph Grinnell (1917): posição e papel funcional de 
uma espécie em sua comunidade; 
 
 
Charles Elton (1927): relações da espécies com 
presas e predadores; 
 
 
G.E.Hutchinson (1959): conjunto total de condições e 
recursos ambientais que influencia o crescimento e a 
reprodução dos organismos; 
Ecologia=o estudo do nicho 
Condições: temperatura, pH, 
oxigênio dissolvido,… 
 
Recursos: nutrientes, habitats 
para reprodução,… 
 
Teoricamente, podemos diferenciar o: 
 
 
-nicho fundamental: quando todos os 
gradientes ambientais (recursos e condições) 
apresentam valores ótimos para o 
“desenvolvimento” da espécie (livre de 
competição, predação, herbivoria, etc.); 
 
 
-nicho realizado: as diversas pressões 
ambientais que restringem o desenvolvimento 
(ontogenético/populacional) da espécie. 
R 
Nicho fundamental e realizado 
Competidor 3 Predadores 
Parasitas 
Competidor 2 
Competidor 1 
Exemplo de “aplicação” do conceito 
de nicho fundamental 
Teoria do nicho de acordo com Hutchinson: 
Com base nas leis de tolerância de V. E. Shelford (1913), 
inspirado por Justus Liebig (1803–73) que, por sua vez, 
formulou a lei do mínimo, Hutchinson (1957) elaborou 
uma maneira formal de medirmos o nicho de uma 
espécie. 
Victor Ernest Shelford (1877-1968) 
Primeiro presidente da ESA 
Liebig = espécie será limitada 
pelo fator que apresentar menor 
disponibilidade; 
 
 
Shelford = espécie será limitada 
pelo fator para o qual a espécie 
apresenta a menor amplitude de 
tolerância; 
George Evelyn Hutchinson (1903-1991): 
O ecólogo do século 20 
“He invented 
modern ecology 
… Everything 
that is going on 
about ecology 
that is exciting 
can be traced 
back to ideas he 
had may years 
ago” 
 
W. Thomas 
Edmondson 
Como podemos coletar 
dados para a análise do 
nicho de uma espécie? 
Temos que pensar em alguma medida que mostre a 
performance dessa espécie frente à uma condição ou 
recurso ambiental. 
 
Por exemplo, abundância, sucesso reprodutivo (número 
de filhotes) em relação a temperatura. 
 
E se o fator ambiental fosse um recurso (por exemplo, 
tamanho de um item alimentar)? 
 
Taxa de consumo, ganho energético convertido 
posteriormente em reprodução 
 
Qual então poderia ser a resposta dessa espécie ao fator 
ambiental? Como poderíamos avaliar essa resposta? 
 
Gradiente ambiental ( x)
A
bu
nd
ân
ci
a 
da
 e
sp
éc
ie
Z
o
n
a 
d
e 
in
to
le
râ
n
ci
a 
Z
o
n
a 
d
e 
es
tr
es
se
 
fi
si
o
ló
g
ic
o
 
Z
o
n
a 
d
e 
in
to
le
râ
n
ci
a 
Z
o
n
a 
d
e 
es
tr
es
se
 
fi
si
o
ló
g
ic
o
 
Ó
ti
m
o
 
Á
re
a 
d
e 
co
n
fo
rt
o
 
Sp 
ausente 
Sp 
ausente 
Essa figura muda de acordo com a presença de outras espécies 
Teoria do nicho de acordo com Hutchinson: 
Gradiente 
ambiental x 
(e.g. temperatura) 
Euritérmica Estenotérmica 
u
t
i
l
i
z
ç
ã
o
Os atributos mensuráveis do nicho são: 
-amplitude; 
-ótimo (máxima utilização); 
- sobreposição do nicho; 
Dimensionalidade do nicho: 
 
No entanto, os organismos não sofrem os 
efeitos de apenas um fator ambiental 
(condições e recursos ambientais). Deste 
modo, Hutchinson criou o modelo do 
hipervolume com p dimensões ou gradientes 
ambientais. 
Gradiente 
ambiental 
qualquer (recurso 
ou condição) 
Com duas dimensões 
X1 
X2 
Com três dimensões 
X1 
X2 
X3 
Com 4 dimensões… 
Gradiente ambiental x 
u
t
i
l
i
z
ç
ã
o Espécie 1 
Espécie 2 
Nicho bidimensional 
Somente através de técnicas estatísticas e 
matemáticas (análises multivariadas) outras 
dimensões (p>3) do nicho podem ser 
analisadas ou sintetizadas. 
 
Neste ponto, vamos verificar o que acontece 
com a amplitude ao longo de uma única 
dimensão do nicho. 
Considerando a resposta de uma espécie em relação a 
um gradiente ambiental contínuo, poder-se-ia esperar 
relações “unimodais”.: 
Gradiente ambiental ( x)
A
bu
nd
ân
ci
a 
da
 e
sp
éc
ie
t t 
c 
u 
Esta é uma curva de resposta Gaussiana: 
]/)(5,0exp[ 22 tuXcY −−=
Onde: 
Y = abundância da espécie; 
c = abundância máxima da espécie; 
u = o ótimo da espécie (o valor de x que 
maximiza a abundância); 
t = a tolerância (amplitude do nicho ao longo 
de X) 
2
210log XbXbbY ++=
)exp(
)2(/1
)2/(
2
210
2
21
ububbc
bt
bbu
++=
−=
−=
Relação entre densidade de Radiolaria e 
temperatura (dados de Lozano & Hayes, 1976) 
Jongman 
y=2,119+0,2497*x-0,00894*x^2
temperatura
L
og
 (a
bu
nd
ân
ci
a)
1,4
2,0
2,6
3,2
3,8
4,4
-2 2 6 10 14 18 22 26
2
210log xbxbbz ++=
Script: nicho2.R. Arquivo: tabZooTempNicho.csv 
Métricas do nicho 
Medida de Levins (B) da amplitude do nicho: 
∑
= 2
1
jp
B
pj = proporção de indivíduos que utilizam o recurso j 
Y
N
p jj =
Número de indivíduos 
que utilizam o recurso j; 
Número total de 
indivíduos na amostra; ∑= jNY
Variando de 1 (especialista) 
até o máximo de n (número 
total de recursos) 
itens Y N j p j p j2
1 1977 38 0.02 0.0004
2 1977 26 0.01 0.0002
3 1977 41 0.02 0.0004
4 1977 8 0.00 0.0000
5 1977 8 0.00 0.0000
6 1977 219 0.11 0.0123
7 1977 95 0.05 0.0023
8 1977 20 0.01 0.0001
9 1977 6 0.00 0.0000
10 1977 340 0.17 0.0295
11 1977 593 0.30 0.0898
12 1977 12 0.01 0.0000
13 1977 8 0.00 0.0000
14 1977 75 0.04 0.0014
15 1977 8 0.00 0.0000
16 1977 357 0.18 0.0327
17 1977 51 0.03 0.0007
18 1977 71 0.04 0.0013
19 1977 2 0.00 0.0000 B B A
1 0.1712 5.84 0.269
1
1
−
−
=
n
BBA
Medida de Levins padronizada 
268,0
119
184,5
=
−
−
=AB
(Vários outros índices) 
Se tudo fosse igual o resultado seria 1977/19 = 104,05 
Então B = 19 e BA= 1 
Medida de sobreposição de Levins e MacArthur: 
Com i itens alimentares 
Medida de 
sobreposição 
(overlap) de 
Pianka 
 
Krebs p. 468 
Duas espécies j e k 
Aqui em relação a 
espécie j 
(0-1) 
M jk =
pij pik
i
n
∑
pij2∑
Ojk =
pij pik
i
n
∑
pij2 pik2
i
n
∑
i
n
∑
Algumas implicações teóricas e aplicadas: 
 
-Espécies generalistas x especialistas; 
(Plasmodium falciparum e T. cruzi) 
- Domesticação/cultivo dos organismos; 
- Manutenção de animais silvestres em cativeiro; 
- Espécies daninhas, invasoras e pragas; 
- Seleção de indicadores biológicos; 
Considerações sobre a amplitude do nicho: 
A classificação de uma espécie em “especialista” ou 
“generalista” só é válida dentro de uma análise 
comparativa; 
 
Os especialistas podem apresentar restrições tendo 
em vista a exigência de condições específicas; 
 
Por que então não temos um mundo somente com 
generalistas? 
 
A heterogeneidade do ambiente influencia o sucesso 
reprodutivo de generalistas e especialistas. 
Organismos especialistas podem apresentar maior 
sucesso reprodutivo quando o ambiente for mais 
homogêneo (e.g. pragas em culturas 
monoespecíficas). Por outro lado, os generalistas 
podem apresentar maior sucesso reprodutivo 
naqueles ambientes mais heterogêneos.