Resumo de BIO 131

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Universidade Federal de Viçosa/ 2013-01
Resumo de BIO 131 – Ecologia Básica
Evolução Biológica
Evolução são as mudanças das características genéticas (herdáveis) de uma população ou de uma espécie ao longo do tempo.
Lamarck: iniciou os assuntos sobre evolução afirmando que os seres se adaptam de acordo com as características adquiridas no ambiente (lei do uso e desuso) e são passadas para os descendentes.
Maltus: crescimento populacional e teoria da evolução: existem fatores que limitam o crescimento populacional, como por exemplo, os recursos básicos biológicos; a população cresce em PG e tais recursos crescem em PA.
Darwin & Wallace: teoria da seleção natural, os seres que mais se ajustam ao ambiente reproduzem-se em maior quantidade. 
Mendel: descobertas no campo da genética vieram a reformular os conceitos da teoria darwinista surgindo então, o neodarwinismo baseado na seleção natural, recombinação gênica, mutações genéticas (as somáticas não entram no caráter evolutivo) e características do genótipo passadas aos descendentes. 
Neodarwinismo: a variação genotípica é herdável, com valores diferentes de reprodução e mortalidade; cada ancestral deixa um número diferente de descendentes com características variadas entre si; a evolução não ocorre no indivíduo, mas ele é o agente dessa evolução, influenciando com seus descendentes deixados por geração.
A descendência é variada; ancestrais diferentes deixam números diferentes de descendentes, influências diferentes nas gerações futuras. O número de descendentes à serem deixados depende da interação do indivíduo com o meio; indivíduos em harmonia com o meio tem maior sobrevida.
Evolução por seleção natural: características da relação indivíduo x ambiente: a seleção natural age sobre o fenótipo, na incapacidade de cada indivíduo de lidar com o ambiente, eliminando aqueles que não são capazes de seguir a evolução, eles possuem menor sobrevida e se reproduzem em menor número. 
Adaptação: o indivíduo está ou não adaptado, ele não se adapta; existem indivíduos com várias características num ambiente estável determinada espécie, devido suas características, se dá melhor com tal ambiente, ocorrendo uma mudança drástica, agora outra espécie (que antes não tinha tanta harmonia com o ambiente) passa a se dar melhor com o novo ambiente e sua taxa de reprodução aumenta, tornando-se a espécie seleta daquele ambiente, a anterior decresce sua taxa de reprodução.
Exemplo: 
Lagoa espécie seleta: peixes com longas nadadeiras (espécie mais favorável ao ambiente, logo sua taxa de reprodução é maior do que das outras espécies). mudança no ambiente agora o ambiente é mais favorável à peixes com nadadeiras curtas (a taxa de reprodução dessa espécie aumenta significativamente, enquanto a da espécie de longas nadadeiras decresce).
Indivíduos com características que levam ao maior ajustamento desses com o ambiente, que apresentam maior benefício nas interações com o meio resulta em sobrevivência e reprodução diferenciais intra-populacionais.
Seleção Natural por predação: conta com variabilidade intra-populacional e predação como forma de seleção natural; inserção de uma espécie predadora modificando o meio e influenciando na taxa de reprodução e no número de representantes de cada espécie; predação como pressão seletiva.
 
Seleção Natural por pressão imposta antropicamente: modificação do ambiente como consequência secundária das ações humanas; ocorre um aumento (ou diminuição) das forças de seleção natural.
Seleção Natural por mutação: mutações criam variações, as favoráveis dão continuidade à espécie, as desfavoráveis caem em detrimento. 
Seleção Natural: picos adaptativos e abismos especializados: picos indicam a máxima adaptação, que é a otimização do potencial biótico muito bem ajustado ao ambiente; abismos indicam sinal de desajuste com o ambiente e sinal de extinção ou baixa taxa reprodutiva.
Seleção Natural por especiação: isolamento geográfico e reprodutivo
Simpátrica: é a divergência genética de várias populações, mas não estão geograficamente isoladas; a especiação simpática ocorre quando as espécies se tornam diferentes, mesmo estando na mesma região geográfica.
Alopátrica: a população é separada por uma barreira geográfica causando também isolamento reprodutivo; quando a barreira desaparecer, os indivíduos não poderão cruzar entre si; O isolamento reprodutivo evolui, portanto como subproduto da divergência entre populações geograficamente afastadas.
Espécie dispersa em ampla escala geográfica, há um fluxo gênico intra-populacional; o conjunto de genes da população está espalhado entre todas as áreas onde se encontra tal espécie; barreira geográfica impede/modifica o fluxo gênico, com o passar do tempo surgem novas características diferentes entre a mesma população e ocorre então o isolamento reprodutivo, indivíduos de características diferentes na mesma espécie se reproduzem formando um novo ser infértil. 
Tipos de seleção:
Direcional: pressão seletiva direcional; ela direciona para uma característica de uma extremidade da distribuição. Ex. pescoço das girafas; aumento do tamanho do cavalo etc.
 
Canalizadora (Estabilizadora): foca em apenas uma característica particular intermediária; acontece quando as características das extremidades são desfavoráveis.
Disruptiva (Disjuntiva): favorece várias/diferentes características extremas numa espécie; indivíduos no extremo tendem à produzir maior descendência; geralmente populações (extremos) estão divididos por barreia geográfica ou ecológica.
Fitness: valor adaptativo; sucesso relativo dos indivíduos, em questão de sobrevivência e reprodução, reflete a capacidade de deixar descendentes (com características que favoreçam sua relação com o ambiente).
Homologia: estudo das semelhanças de estruturas de diferentes organismos que possuem mesma origem embrionária, mas podem desempenhar funções distintas.
Analogia: estudo das estruturas de indivíduos com mesma função, mas de origem evolucionária distinta.
Evolução Divergente: é quando duas ou mais características biológicas tiveram a mesma origem evolutiva, porém se divergiram e a seleção natural atua de forma diferente entre esses grupos.
Evolução Convergente: estruturas análogas, e não homólogas; indivíduos desenvolvem características semelhantes de origem diferente; aqueles indivíduos que vivem em habitats e características semelhantes terão características parecidas; a seleção natural atua com mutações selecionando as características morfológicas mais ajustáveis para o meio.
Evolução Paralela: é quando grupos de espécies semelhantes que foram separadas (por barreira geográfica, por exemplo) possuem o gene que define a unidade de características similares. Exemplo: a irradiação das espécies de marsupiais no continente australiano.
Condições: são as características físicas e químicas do ambiente disponíveis; pode ser alteradas, mas nunca consumidas nem esgotadas pelas atividades de um organismo. Fatores abióticos, e provocam mudanças fisiológicas. ** Vide caderno, na data 10/06/2013, tópico: Condições.
Recursos: é tudo que um organismo consome no seu crescimento e sobrevivência; são limitados, e quando consumidos por um indivíduo tornam-se indisponíveis para outros; gera competição. Fatores bióticos e abióticos, recursos são consumidos, não compartilhados.
Condições e Recursos para vegetais: 
Produtividade primária: quantidade de luz; autotróficos; fotossíntese.
Luz em ambiente aquático: radiação em função da profundidade.
Água: ressecamento x superaquecimento; ciclos de vida curtos/anuais; espinhos, tricomas, ceras; otimização da área/volume.
Nutrientes e minerais: plantas adotam modificações para se ajustarem e capturarem melhor os alimentos; forma das raízes no subsolo.
CO2: ciclo do carbono; consomem carbono para a “fase escuro” da fotossíntese, e liberam energia e oxigênio.
Condições e Recursos para animais: são heterotróficos; fazem uso de outros organismoscomo recursos; polífagos (generalistas) possuem ciclo de vida longo; monofagos (especialistas) possuem um ciclo de vida curto; partem de defesas física e química, morfológicas e comportamento aposemático.
Condições e recursos definem a distribuição espacial dos organismos e as densidades de suas populações num habitat.
Fator Limitante: é o recurso mais escasso (ou excesso), que limita (prejudica) o crescimento de populações.
Lei de tolerância: cada organismo possui um intervalo de condições que define o seu “ótimo”, ou seja, há condições e recursos favoráveis à sua sobrevivência e manutenção. O “ótimo” está sujeito à seleção natural.
Nicho ecológico: hipervolume n-dimensional onde é possível encontrar indivíduos de determinada espécie (Hutchinson, 1957). As condições e os recursos são essas dimensões, com limites de tolerância determinados (mínimos e máximos); é determinada evolutivamente; o nicho é atribuído a cada espécie, em um mesmo habitat existem várias espécies e vários nichos distintos, mas que podem estar interligados. Exemplo, representação de nicho ecológico: Limites de condições e recursos:
Nicho fundamental: biologicamente definido; definem as potencialidades das espécies, sem interações ecológicas; é estipulado em laboratório (testa-se as potencialidades da espécie estudada).
Nicho real: evolutivamente definido; é a relação entre as potencialidades da espécie com interferência das interações ecológicas; se há interações, o nicho real diminui em relação ao fundamental.
Entender o nicho é entender sobre distribuição e abundância dos organismos.
População: formada por indivíduos de uma mesma espécie vivendo em determinada região/habitat; a principal variável de uma população é o número de indivíduos, determinada por marcação e recaptura.
Fatores como natalidade (+), mortalidade (-), imigração (+) e emigração (-) afetam a população; uma população fechada é aquela que não tem interferência de outras, ou seja: natalidade (+), mortalidade (-), imigração (0) e emigração (0).
Tabelas de vida: Estática x Dinâmica (Coortes): observar a quantidade de indivíduos que nascem e morrem; determinar quantidade de indivíduos em cada faixa etária.
Tabela Dinâmica: segue um grupo de organismos de idade similar, de seu nascimento à morte.
	Tabela dinâmica
	IDADE (x)
	Nº de INDIVÍDUOS (Ax)
	0
	4 coorte
	1
	2
	2
	1
	3
	0
* Coorte é o conjunto de pessoas que tem em comum um evento que se deu no mesmo período.
Tabela Estática: levanta dados de morte de todos os indivíduos nascidos em épocas diferentes dentro da população; a proporção de morte em cada classe de idade representa a proporção de indivíduos morrendo a cada idade; por imagens.
	Tabela Estática
	IDADE (x)
	Nº de INDIVÍDUOS MORTOS (Ax)
	0
	3
	1
	2
	2 ou +
	2
Reprodução:
Iteroparidade: possuem várias fases reprodutivas; ex. mamíferos.
Semelparidade: se reproduzem apenas uma vez em seu ciclo, e depois morrem; ex. insetos.
Reprodução e sobrevivência:
Efeito de idade e tamanho corporal na reprodução: a idade interfere nos períodos de alta e baixa reprodução e sobrevivência; exemplo: população com indivíduos muito novos (ou muito velhos) reproduzem menos e tem menor chance de sobrevivência.
Densidade afeta sobrevivência: menor a densidade populacional, ou maior a população de indivíduos jovens (ou velhos) interfere na sobrevivência da população; ex: baixa densidade de população no habitat, índice de sobrevivência também é baixo.
Curvas de sobrevivência: é um dos resultados obtidos nas tabelas de vida; mostra a curva de mortalidade de acordo com a tabela de vida; indica a fase em que os animais estão mais fracos; são de 3 tipos:
Curva convexa: determinada por indivíduos com mesma durabilidade de vida na população;
Reta: população com taxa de mortalidade constante;
Curva côncava: indivíduos com alta mortalidade na fase juvenil;
Taxa de crescimento: cálculo para comparar o número de indivíduos inicial com o final:
Objetivo do cálculo é saber se a população está reproduzindo mais ou menos. Se o resultado for > 1, a população aumentou; se for = 1, a população é constante; se for < 1 e > 0 a população diminuiu.
Taxa de crescimento discreto: calcula-se principalmente para populações que tem sobreposição de espécies, como exemplo, populações que recebem imigrações ou sofrem emigrações (vide gráfico folha do dia 1/07); calcula-se a taxa instantânea de mudança.
λ > 0 = r > 0 = população cresce
λ = 1 = r = 0 = população constante
λ < 1 = r < 0 = população diminui
Primeira lei de Ecologia de populações: 
Potencial Biótico: taxa de crescimento exponencial sem influencai de forças externas; o crescimento é ilimitado; os indivíduos vivem e se reproduzem menos do que é esperado de seu potencial. 
		 o crescimento é exponencial.
Exemplo: R = 2
T0	T1	T3	T4	T5 .............................. Tt
1	2	4	8	16 .............................. Nt
 			sendo que ‘t’ é o número de intervalos.
Segunda lei de Ecologia de populações: o crescimento populacional é detido por limitações ambientais; crescimento é limitado. 
 Dispersão:
Distribuição espacial: fatores como predatismo, alimentação, condições físicas, competição interferem na distribuição das populações; são de 3 tipos:
Aleatória: ?? 
Regular: questões de territorialidade
Agregada: por disponibilidade de recursos
Princípio da alocação: reprodução x sobrevivência (cuidado parental); tamanho corporal influencia na reprodução; se investe em sobrevivência, ↓frequência de reprodução. 
Seleção R x K: favorecem determinadas características do ser; espécies R investem em reprodução, quantidade, e ocupam nichos vazios; espécies K investem em sobrevivência, cuidado parental, e ocupam nichos já preenchidos, são competidoras com outras espécies.
	Ambiente
	R (Alta variação)
	K (Baixa variação)
	Previsibilidade
	Imprevisível
	Previsível
	Rrecurso
	Êfemero (Ex. Estágio incial de sucessão)
	Perene (Ex. Floresta)
	Tamanho corporal
	Pequenos
	Grandes
	Número de filhotes
	Muitos filhotes
	Poucos filhotes
	Tamanho de filhotes
	Pequenos
	Grandes
O pontecial biótico é a seleção R, pois investe em quantidade de descendentes, investe em reprodução e números; enquanto o crescimento limitado é o potencial K, porque este investe em sobrevivência, vive em competição por ser limitado.
	Seleção R
	Seleção K
	Maturidade cedo
	Maturidade tardia
	Tamanho corporal pequeno
	Tamanho corporal grande
	Semélparos (reproduz apenas 1 vez de todo o seu ciclo de vida)
	Iteróparos (vários eventos reprodutivos em seu ciclo de vida)
	Grande número de filhotes pequenos
	Pequeno número de indivíduos grandes
	Investe pouco em sobrevivência, e mais em reprodução
	Investe mais em sobrevivência e cuidado parental do que reprodução
	Hábitat previsível e efêmero (temporário)
	Hábitat estável e saturado
	Período de crescimento populacional rápido, não tem competição
	intensa competição entre adultos determina sobrevivência e/ou fecundidade
Competição interespecífica: 
Competição entre indivíduos de uma mesma espécie; um se sobrepõem ao outro quando, em um habitat compartilhado, um é melhor explorador de recurso que o outro. Competição mediada pela temperatura: mudança de temperatura no meio pode servir de vantagem para exclusão através de comportamento agressivo. Nicho fundamental: são as condições e recursos para que a espécie viva isolada; nicho realizado: é a espécie em tal habitat coexistindo com outra(s). As espécies coexistem, pois seus nichos são diferenciados, e assim seguem até que ocorram alterações nos nichos. A existência de um competidor especializa o forrageio de cada espécie, pois um diminui um recurso específico impedindo a exploração por outros. Guildas são espécies diferentes que se alimentam de forma semelhante e de itens similares, coexistem numa competição difusa. Para testar e confirmar se realmente há competição é necessário manipulação,a realização de testes retirando do habitat cada vez uma espécie e observando se sua retirada interfere nos recursos e nas outras espécies daquele habitat. Quanto mais recursos, mais diverso é o habitat; quanto mais agregadas são as espécies, menor a competição.
Predação, Pastejo e Parasitos:
Predadores verdadeiros: são os que matam a presa, quase imediatamente pós-ataque; presas variadas; são eles: leões, tigres, baleias de barbatana, formigas, plantas carnívoras etc. Os pastejadores: são predadores que consomem somente parte de sua presa; presas variadas; geralmente não matam a presa; são eles: bovinos, suínos, sanguessugas etc. Parasitos: comecem somente uma parte da presa (hospedeiro); geralmente não matam a presa; Parasitoides: são parasitas de larvas parasitas de certos hospedeiros; matam as presas mais rápido que outros parasitas. 
Predadores verdadeiros consomem mais presas em menor tempo do que os demais, e matam mais rápido; a ordem por tempo de morte da presa é: predadores > parasitoides > herbívoros ~ parasitas.
Na predação uma população é prejudicada e a outra favorecida (+,-); diminui a taxa de sobrevivência da presa e podem reduzir sua abundância; pastejadores e parasitas podem diminuir a taxa de sobrevivência de outras formas em suas presas (ex. herbívoros: atacam plantas, deixando-as danificadas, facilita o processo de morte da planta); as plantas atacam compensatoriamente tentando sobreviver, para isso liberam toxinas, são possuidoras de tricomas, realizam mais fotossíntese, as plantas tem suas respostas defensivas, assim como alguns hospedeiros de parasitas (homem anticorpos contra parasitas). Aqueles que sobrevivem à predação podem compensar o efeito da predação e sofrer menos competição. Tipos de forrageio: “senta e espera”, forrageio ativo, transmissão direta e indireta; padrões particulares de forrageio favorecidos pela seleção natural; no forrageio ótimo o gasto de energia líquida para capturar a presa deve ser superado pela energia fornecida da presa ao predador. Generalistas são aqueles que se alimentam de diversos tipos de presa, presas com baixo nível de energia; Especialistas focam em um tipo de presa, passam mais tempo procurando, porém são mais vantajosas em termos de energia; tempo de manuseio > que procura = especialistas; tempo de manuseio < que procura = generalista. Predadores tendem a ignorar presas com pouco retorno energético. Dinâmica das populações: os níveis de abundância tanto de predadores quanto de presas se alternam em ciclos, o adensamento da presa ou predador podem alterar estes ciclos; exemplo: muitas presas -> aumenta o nº de predadores -> diminui o nº de presas -> a fonte de alimentação dos predadores diminui, logo, a quantidade de predadores também -> sem muitos predadores volta a aumentar o número de presas.
Teias tróficas:
Em uma comunidade, predadores e presas são divididos em níveis tróficos, formando teias alimentares. Efeitos diretos são sentidos entre presa-predador, mas os outros integrantes da teia alimentar podem sentir os efeitos indiretos. As espécies-chave são aquelas que estabelecem forte interação na teia trófica, e sua retirada implica significativas mudanças. O controle de baixo pra cima é quando a teia depende de fatores como nutrientes, recursos e disponibilidade de presas; o controle de cima pra baixo é os consumidores inferiores dependem dos superiores. Quanto mais complexas a teias tróficas, maior a estabilidade, é a visão convencional; na visão matemática, quanto mais complexas, mais instáveis são as teias tróficas. Estabilidade: elasticidade ou resistência.
Padrões de Riqueza de Espécies:
Riqueza é o número de espécies numa região. Índices de diversidade é a abundância. Um quadro mais completo para descrever estruturas complexas, como comunidades, é feito pelo diagrama de abundância relativa de espécies. Mais variabilidade e maior quantidade de recursos, mais espécies; espécies especialistas, sobreposição de recursos e comunidade saturada são fatores que determinam a riqueza em espécies. Alta produtividade relacionada com variação de recursos acarreta em aumento no nível das espécies do habitat, prioridade: espécies já existentes do que novas. A riqueza (de espécies) é alcançada com a riqueza e produtividade de recursos, embora o paradoxo do enriquecimento afirma que nem sempre é assim, o nível máximo de riqueza pode ser alcançado em níveis intermediários de produtividade. Coexistência mediada pelo predador quando um predador ataca uma espécie ele pode diminuir ou aumentar a riqueza (sobreposição de nichos); é uma relação não linear, ou seja, a riqueza em nível máximo pode ser encontrada em níveis intermediários de predação. Heterogeneidade ambiental significa um espaço que pode abrigar vários mini habitats, nichos, teias tróficas, sugere um nível alto de riqueza. Ambientes severos são aqueles dominados por fatores abióticos, difíceis de serem encontrados; suportam poucas espécies e uma associação total e direta entre aspecto e riqueza é difícil de se estabelecer. Em ambientes sazonais a variabilidade de espécies é relacionada de acordo com os diferentes tempos do ano; mais oportunidade para especialização; espera-se coexistência; imprevisibilidade climática pode diminuir a riqueza por conta da especialização, mas pode aumentar por evitar a exclusão competitiva. Ambientes com muitos distúrbios indicam muitas áreas com poucas espécies; ambientes com poucos distúrbios possibilitam a predominância de espécies competitivamente fortes. A riqueza é relacionada ao equilíbrio e saturação das comunidades. Os gradientes de riqueza dos pólos aos trópicos; diferença de altitude; fatores latitudinais; grau de isolamento e tamanho de área e grau de profundidade; são fatores que influenciam na riqueza de espécies.