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Evolução e biodiversidade

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Evolução e biodiversidade
Objetivos instrucionais
• Ao final dessa aula, você deverá ser capaz de:
1. Compreender como a evolução por seleção natural pode ocorrer e 
gerar novas espécies
2. Identificar os principais componentes da biodiversidade como parte 
do capital natural
The entangled bank
“Estou tentado a dar mais de um exemplo 
mostrando como as plantas e animais mais 
remotos na escala da natureza estão vinculados 
por uma rede de complexas interações” 
(Darwin, 1859)
Humanos modernos
(Homo sapiens) aparecem aprox. 2 
segundos antes da meia noite
A história humana que se tem 
registro parece ¼ de segundo 
antes da meia noite
Origem da 
vida (3,6 e 3,8 
bilhões de 
anos atrás)
Evolução química –
compostos inorgânicos 
simples da atmosfera 
produzindo aminoácidos, 
açucares e outras moléculas 
orgânicas simples
Evolução
MICROEVOLUÇÃO 
Conjunto de genes sofrem 
alterações com o passar do 
tempo à medida que 
mudanças no DNA são 
passada para descendentes
MACROEVOLUÇÃO 
Mudanças evolutivas de 
larga escala e de longo prazo 
(espécies surgindo a partir 
de ancestrais e 
desaparecendo)
Microevolução
• Conjunto de genes (gene pool): conjunto de genes de uma população
• Variabilidade genética pode ser gerada por mutações
• O DNA pode sofrer alterações que levam a diversas mudanças genotípicas 
• Consequência: mudanças na expressão de características
• Mutações: mudanças ALEATÓRIAS no DNA
• Causas internas e externas
• Adaptações estruturais, fisiológicas, comportamentais, etc. 
A luta pela sobrevivência
• O caso do bacalhau do Atlântico
• Aproximadamente 99% dos ovos morrem no 
primeiro mês de vida
• Dos sobreviventes, 90% morrem antes de adultos
A luta pela sobrevivência
• Em média, apenas 2 indivíduos/fêmea são bem sucedidos
– Reprodução depende de dois indivíduos
– Mais do que 2 aumento exponencial da população e menos leva ao 
declínio populacional
• Fato: todos as espécies produzem uma prole maior do que o 
N° de indivíduos que vai sobreviver. Por que?
R: Recursos são limitados e não sustentam toda a prole 
Conclusão...
Os organismos produzem uma prole 
maior do que é capaz de sobreviver
Recursos são limitados na natureza
Apenas os competidores mais 
eficientes são capazes de sobreviver
Seleção 
natural
Seleção natural
• Mudança na frequência de alelos de uma população, ao 
longo das gerações, devido a reprodução e sobrevivência 
diferenciados
Valor adaptativo / aptidão (fitness)
• Contribuição média de um genótipo para a próxima geração 
(em comparação com outros)
• Alguns componentes:
– Capacidade de acasalamento
– Fertilidade 
– Fecundidade
– Sobrevivência
• Quanto maior o valor adaptativo maior a probabilidade de 
ser passado para a geração seguinte, desde que...
Sobrevivência e reprodução
O caso dos tentilhões de Darwin
Condições para a seleção natural
1. Variabilidade genética
2. Reprodução diferencial: novas gerações e reproduz mais que 
a média da população (caractere adaptativo)
3. Hereditariedade: caracteres mantidos ao longo das gerações
Condições para a seleção natural
Variação entre 
caracteres
Variação na 
aptidão dos 
caracteres
Reprodução 
diferenciada = 
aumento da 
frequência
Caracteres 
adaptativos 
herdáveis
Seleção natural gerou 
ADAPTAÇÃO
Evolução em pequena escala
• Mariposa Biston betularia
– Formas melânicas e serapintadas
– Na revolução industrial o padrão mudou
– Valores adaptativos diferentes para 
ambientes distintos
– Mudança na frequência gênica
Evolução em pequena escala
• Resistência de insetos a inseticidas
• Resistência de doenças a medicamentos
• Plantas transgênicas e áreas de refúgio
Reprodução experimental da evolução
• Seleção forçada na agricultura
• Características desejáveis
• Vídeos: skin color evolution: 
https://www.youtube.com/watch?v=_r4c2NT4naQ&index=66
&list=LLc0U47p_gDlyPOevuOqoA3g
• What fruits and vegetables looked like before we domesticated 
them: 
https://www.youtube.com/watch?v=EkJnOWGCejQ&index=62
&list=LLc0U47p_gDlyPOevuOqoA3g
Seleção artificial
Macroevolução
• Os processos microevolutivos geram adaptações
• Acúmulo de diferenças ao longo do tempo
• Seleção natural atua sobre os indivíduos
• Seleção de adaptações a partir de pressões seletivas distintas e 
conjuntas
• Evolução da população
• Então como novas espécies surgem? Por que temos tantas espécies?
Macroevolução e Especiação
“Evolução do isolamento reprodutivo entre duas populações”
Quais os mecanismos 
que podem levar a 
especiação? Como 
podem ocorrer?
Ancestral comum
Pennisi 2003 Science 300: 1692-1697
• Os nomes não são relevantes 
nesse momento
• Quais os pontos em comum?
• Quais as principais diferenças?
• Como aplicar?
Modelos de especiação
Especiação - exemplo
• Isolamento geográfico que leva ao isolamento reprodutivo
25
Dispersão em
direção ao norte
e ao sul
Raposa do ártico
Raposa cinza
Adaptada ao frio: pelagem mais 
espessa, orelhas e pernas curtas, 
focinho pequeno coloração branca 
(camuflagem)
Adaptada ao calor: pelagem leve, 
orelhas, pernas e focinhos longos que 
dispersam mais calor
Condições ambientais diferentes levaram a 
pressões de seleção diferentes e evolução 
em duas espécies diferentes.
População 
do norte
População 
do sul
População 
raposa 
ancestral
Laurásia e Gondwana
Fragmentação dos continentes atuais
Índia começa o deslocamento para o norte
Formação do Oceano Atlântico
Formação das cadeias montanhosas atuais
Mar Mediterrâneo Fecha
Surgimento da América Central
Índia no seu local atual
Especiação - exemplo
Anthoxanthum odoratum
• Solo contaminado (minas): genótipo tolerante a metais pesados
• Plantas em solo não contaminado
• Populações contínuas
• Períodos distintos de floração
Extinção
• Desaparecimento total de uma 
espécie
• Limites de adaptação
• A maioria das espécies (mais de 
90%) que já existiram, não existem 
mais
• Lenta e gradual: mudanças 
nas condições ambientais 
(1-5 sp ano / milhão de sp
na Terra )
• Em massa: muitos 
organismo extintos ao 
mesmo tempo
• Causadas pelo homem
Até o momento...
Pressões seletivas (bióticas e abióticas) podem gerar evolução por seleção 
natural
Processos em microescala afetam processos em macroescala e esse conjunto 
deu origem a biodiversidade atual e passada
Atividades humanas são pressões seletivas que podem comprometer a 
biodiversidade e o capital natural - extinção
Mas o que é biodiversidade? Como as espécies coexistem? 
Biodiversidade
• Edward Osborne Wilson
• (1986): “Papers from the National Forum on Biodiversity”
• Muitas definições
• “Variedade da vida em todos níveis da organização 
biológica”
“Biodiversidade é a variabilidade dentre organismos
vivos de várias formas, incluindo, entre outras coisas,
terrestres, marinhos, e outros ecossistemas aquáticos e
os complexos ecológicos”
CDB, 1992
Dimensões da biodiversidade
/ espécies
Diversidade ecológica
Diversidade genética
Diversidade genética
Variação da 
quantidade de DNA 
em Eucariota
Diagrama de espécies – Tamanho dos organismos é proporcional ao
número de espécies descritas (Wheeler, 1990).
Nicho ecológico
• Elton (1933) – modo de vida da espécie
• Não é um lugar (habitat) e sim uma ideia!
• Um habitat pode possuir diversos nichos
• Teoria do nicho multidimensional de Hutchinson
“Limites nos quais as tolerâncias e requerimentos 
interagem para definir os recursos e condições 
necessários para queum indivíduo ou espécie 
possa desempenhar seu modo de vida” 
(Evelyn Hutchinson, 1957)
Limite inferior de 
tolerância
Limite superior de
tolerância
TemperaturaBaixa Alta
Abundância dos organismos
Poucos
organismos
Poucos
organismos
Nenhum
organismo
Nenhum
organismo
Zona de
intolerância
Zona de stress
fisiológico
Intervalo ideal
T
a
m
a
n
h
o
 p
o
p
u
la
c
io
n
a
l
Zona de stress
fisiológico
Zona de
intolerância
Organismos, populações e limites de tolerância
- Cada organismo tem 
um intervalo de 
condições ótimas 
- Nicho ecológico
- Impactos no 
crescimento da 
população
• Nicho fundamental e realizado 
• Hutchinson e MacArthur (década de 50)
Nicho ecológico
Amplitude do nicho
• Generalista
• Dieta variada
• Distribuição pode ser mais ampla
• Mais tolerantes
• Especialista
• Distribuição pode ser mais restrita
• Faz mais com menos
Separação
do nicho
Espécie especialista
Com nicho estreito
Espécie generalista
Com nicho amplo
Amplitude
do nicho
Região de
sopreposição
Uso do recurso
N
ú
m
e
ro
d
e
 i
n
d
iv
íd
u
o
s
Nicho e disponibilidade de recursos
Talha do mar 
– peixes na
superfície
Flamingo –
moluscos
na lama
Patos de 
mergulho –
moluscos, 
crustáceos e 
plantas
Pelicano marrom –
mergulha para pegar o 
peixe
Alfaiate – varre a 
lama – insetos, 
crustáceos e 
sementes
Garça –
pequenos
peixes
Ostraceiro –
mariscos, 
melxilhões e 
outros que 
prendem no 
bico
Maçarico –
afunda o bico
na lama –
moluscos, 
vermes e 
pequenos
crustáceos
Maçarico 2 
–
pequenos
invertebrad
os
deixados
pela maré
Gaivota -
varredora
Vira
pedras –
revira
conchas
e pedras
Batuíra –
pequenos
insetos e 
crustáceos
na praia
• Distribuição cosmopolita: presente em todos os continentes por 
definição
• Relaxamento do termo
• Distribuição endêmica: distribuidas em apenas uma área geográfica 
restrita
• Distribuição disjunta: distribuidas em mais de uma região com um 
vazio entre as áreas de ocorrência
Distribuição das espécies
Algumas classificações úteis
• Nativas
• Exóticas
• Exóticas invasoras
• Espécies-chave
• Espécie bandeira
• Bioindicadoras
Interações
+
+
-
-
Mutualismos
Competição 
(intra ou interespecífica)
Relações de consumo
(predação, parasitismo, 
herbivoria, etc.)
Relações de consumo
(predação, parasitismo, 
herbivoria, etc.)
Teias tróficas
• Relações entre formas de consumo de recursos
• Fluxo de energia entre níveis tróficos
• Relações de alimentação
• As interações entre as espécies afetam parâmetros da comunidade
• Efeitos na riqueza de espécies
• Efeitos na produtividade
• Efeitos na estabilidade
• Etc. 
Tipos de teias tróficas
Teias e cascatas tróficas
• Peixes
• Predam larvas de libélula
• Reduzem o recrutamento de 
adultos de libélulas
• Libélulas
• Quanto mais larvas mais adultos
• Adultos predam polinizadores
• Polinizadores
• Afetados pelas libélulas
• Efeito positivo dos peixes
• Plantas
• Beneficiadas pelos polinizadores
• Peixes aumentam polinização 
indiretamente
Vídeo – how wolves change rivers
Sucessão 
• Mudanças na composição de espécies ao longo do tempo
• Geralmente após uma perturbação ou formação de uma nova área
• Sucessão primária e secundária
• Modificação do ambiente por cada espécie, possibilitando o 
estabelecimento de outras
• Perturbação: evento que remove espécies, alterando a 
disponibilidade de recursos e as condições

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