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Fabiana Umetsu maio 2011 Causas e efeitos da perda de interações bióticas sobre processos ecológicos Por que conservar a biodiversidade? Um dos motivos, além de muitos outros, é de manter serviços do ecossistema O que são serviços do ecossistema? São serviços “gratuitos” do ecossistema, com impactos econômicos e para conservação Com o desequilíbrio do ambiente, qualidade dos serviços diminui e podem haver prejuízos econômicos Serviços do ecossistema São base do desenvolvimento social e econômico Devemos manter ou restaurar capacidade dos ecossistemas de gerar estes serviços Exemplos de serviços que dependem da biodiversidade e qualidade do meio ambiente: - produção de alimento, matérias-primas e madeira – dependem da fertilidade do solo e assim, dos invertebrados decompositores de matéria orgânica (ciclagem de nutrientes) - polinização, e dispersão de sementes – produtividade na agricultura e manutenção das florestas nativas (aves, abelhas, mamíferos) Exemplos de serviços que dependem da biodiversidade e qualidade do meio ambiente: - controle de pestes por agentes biológicos na agricultura e criação (aves e insetos predadores) - purificação da água e controle das enchentes dependem da vegetação de mata ciliar e ciclo hidrológico funcional Serviços do ecossistema e biodiversidade Como manter ou restaurar capacidade dos ecossistemas de gerar serviços do ecossistema? Serviços do ecossistema e biodiversidade Regiões com manutenção de maior quantidade de habitat nativo (ex. florestas), ou com atividades menos impactantes (agricultura orgânica, agrofloresta, variabilidade de cultivos ao ínvés de monocultura intensiva), mantém melhor os serviços do ecossistema e biodiversidade Como manter ou restaurar capacidade dos ecossistemas de gerar serviços do ecossistema? Agrofloresta – cacau Serviços do ecossistema Estudos mostram: Presença de matas, e heterogeneidade de cultivos e ambientes na região: - Ï atividade de polinização em cultivos (Kremen et al. 2002, Ricketts et al. 2004, Balvanera et al. 2005, Klein et al. 2008) Serviços do ecossistema Estudos mostram: Presença de matas, e heterogeneidade de cultivos e ambientes na região: - Ï atividade de polinização em cultivos (Kremen et al. 2002, Ricketts et al. 2004, Balvanera et al. 2005, Klein et al. 2008) - Promovem controle de pestes (Pickett & Bugg 1998, Klein et al. 2006, Romero et al. 2006) - Ð doenças por fungos e crescimento de daninhas (Soto-Pinto et al. 2002) Serviços do ecossistema Estudos – conservação de diversidade nos cultivos pode aumentar: - produtividade agrícola e serviços do ecossistema (Tscharntke et al. 2005) Serviços do ecossistema Conhecimento escasso sobre relações: - Serviços vitais & - diversidade de animais, plantas, micróbios e fungos ? ? ? ? Interações Interações 5 categorias principais: - detritivoria - competição - predação - parasitismo e herbivoria - mutualismo: (associação entre espécies – polinização, dispersão de sementes, micorrizas e raízes) O que significa cada tipo de interação? Detritivoria - Quando organismo detritívoro se alimenta de organismo animal ou vegetal morto, ou de dejetos fungos caracóis aranhas besouros larvas de moscas minhocas bactérias Detritivoria e ciclagem de nutrientes - Competição intra- específica ( - ) ( - ) ( - ) ( + ) (+) (+)(+) (+) -- CompetiCompetiççãoão interinter-- especespecííficafica Competição - Um organismo priva outro de mesmo recurso - Outro organismo cresce + devagar, deixa menos descendentes ou tem + risco de morte Competição Competição inter-específica - Ato de privação pode ocorrer entre indivíduos de espécies diferentes Competição Competição intra-específica - Ato de privação entre membros da mesma espécie envolve indivíduos da mesma espécie utilizando mesmo recurso - Predação- Competição intra- específica ( - ) ( - ) ( - ) ( + ) (+) (+)(+) (+) -- CompetiCompetiççãoão interinter-- especespecííficafica - Parasitismo Predação Predadores usam outros organismos, ou partes, como alimento Geralmente matam sua presa - Predação Predação Predadores usam outros organismos, ou partes, como alimento Geralmente matam sua presa Exs.: aranha e borboleta esquilo e sementes (mata embrião) - Predação VespaVespa parasitparasitóóideide Parasitismo - Parasita alimenta-se de um ou poucos organismos hospedeiros durante sua vida - Pode ser forma de predação – mas consumidor geralmente não mata hospedeiro Herbivoria Animais se alimentando de partes de plantas Pode ser um tipo de parasitismo, pois herbívoro se alimenta de planta, e geralmente não a mata Geralmente há potencial p/ planta se regenerar LagartasLagartas emem folhafolha GafanhotoGafanhoto - Predação -- MutualismoMutualismo -- dispersãodispersão de de sementessementes - Competição intra- específica -- MutualismoMutualismo –– polinizapolinizaççãoão ( - ) ( - ) ( - ) ( + ) (+) (+)(+) (+) -- CompetiCompetiççãoão interinter-- especespecííficafica - Parasitismo Mutualismo Ambos organismos tem benefício Polinização: polinizador visita a flor em busca de néctar ou outra substância e acaba polinizando plantas ( + ) ( + ) -- MutualismoMutualismo –– polinizapolinizaççãoão Mutualismo - Ambos organismos tem benefício - polinização Abelhas nativas Mutualismo - Ambos organismos tem benefício • Micorrizas – fungos benéficos de raiz que apresentam mutualismo com raízes de plantas Mutualismo Micorrizas ajudam raízes na captação de água e nutrientes e também são beneficiados com ambiente favorável a eles, fornecido pelas raízes Mutualismo Grande parte da biomassa do mundo é composta por mutualistas Muitas árvores em uma floresta possuem associação com micorrizas Biomassa de árvores e micorrizas (mutualistas) é assim enorme ! Mutualismo Nos ecossistemas tropicais, principalmente nos sistemas agrícolas – micorrizas podem representar ~ 50% da biomassa microbiana no solo (Olsson et al., 1999) Mutualismo Espécie de leguminosa Com inoculação Berbara et al. 2006 UFRRJ Diferentes níveis de adubação com fósforo Sem inoculação com fungo micorrízico Mutualismo Há diferença no desenvolvimento das plantas entre não-inoculadas e inoculadas? Berbara et al. 2006 UFRRJ Com inoculação Sem inoculação com fungo micorrízico Mutualismo - Ambos organismos tem benefício - Dispersão de sementes Mutualismo Qual o benefício para o dispersor de sementes e qual o benefício para a planta ? Mutualismo Dispersor busca frutos para se alimentar e acaba dispersando sementes para sítios melhores para germinação, beneficiando a planta Dispersão das sementes é a função dos frutos Dispersão sem participação de animais dispersores A maioria das sementes cai próximo à planta-mãe e densidade declina em relação à distância à planta-mãe N ú m e r o d e s e m e n t e s Número de sementes depositadas Dispersão sem participação de animais dispersores Quanto mais próximo à planta-mãe a semente cai, mais riscos ela sofre de predação, parasitismo, competição, etc N ú m e r o d e s e m e n t e s Número de sementes depositadas Dispersão de sementes Assim, probabilidade de sobrevivência da semente e crescimento da planta aumenta quanto mais longe a semente cai da planta-mãe S o b r e v i v ê n c i ad a s p l â n t u l a s ( % ) Dispersão com participação de animais dispersores Número de sementes depositadas Sobrevivência das plântulas (%) maior quanto mais distante da planta-mãe S o b r e v i v ê n c i a d a s p l â n t u l a s ( % ) Dispersão de sementes Agentes dispersores – animais Distância de dispersão depende da capacidade de deslocamento do animal Agente dispersor Agente dispersor Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão de sementes Geralmente, animais levam sementes mais longe que sementes levadas pela água ou vento Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão de sementes Local onde animal deposita sementes pode ser bem mais favorável que um sítio atingido pela semente ao acaso (sem participação de animais dispersores) Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão de sementes Dispersão feita por animais é mais dirigida, pois animais têm preferências de hábitat e tendem a levar sementes para hábitats específicos Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão de sementes Mas atração e recompensa que frutos oferecem para animais representam grande investimento energético (custo) por parte das plantas Dispersão com participação de animais dispersores Atração pela polpa, cores e nutrientes Dispersão com participação de animais dispersores Você conhece alguma planta que tem dispersão de sementes por animais? Dispersão com participação de animais dispersores Todas as que tem polpa, e outras mais, como frutos secos (nozes, castanhas) Dispersão com participação de animais dispersores Todas as que tem polpa, e outras mais, como frutos secos (nozes, castanhas) Praticamente todas as frutas que consumimos são originalmente dispersas por animais, em seus países de origem Dispersão com participação de animais dispersores Frutos comestíveis nativos da Amazônia Dispersão com participação de animais dispersores Muitas sementes na floresta e em quase todos os ecossistemas são dispersas por animais, em relação à dispersão feita pelo vento, pela água ou pela explosão do fruto Frutos de cactos da restinga tem suas sementes dispersas por animais, atraindo vários vertebrados e invertebrados Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão por aves Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão por mamíferos Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão por mamíferos Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão por mamíferos Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão por mamíferos Dispersão com participação de animais dispersores Dispersão por formigas Cada espécie possui associação com determinado grupo de competidores, mutualistas (polinizadores e dispersores, no caso de plantas), predadores e parasitas Há uma rede de interações envolvendo cada uma das espécies: Vamos ver exemplos de: Causa de desequilíbrio nas interações e consequente perda dos serviços do ecossistema, Há uma rede de interações envolvendo cada uma das espécies: Vamos ver exemplos de: Causa de desequilíbrio nas interações e consequente perda dos serviços do ecossistema, e seus efeitos na: produção agropecuária saúde humana e recursos naturais Há uma rede de interações envolvendo cada uma das espécies: Detritivoria Quais seriam impactos para agricultura causados pela perda de invertebrados detritívoros no solo? Detritivoria Causa do desequilíbrio nas interações: substituição da vegetação nativa por monoculturas, com períodos de exposição do solo nu, uso pesado de agroquímicos Detritivoria Em monoculturas, microclima do solo se torna mais seco e desfavorável para fauna detritívora do solo Efeito: perda de fauna do solo – prejuízo no serviço de ciclagem de nutrientes e disponibilidade de húmus para plantas necessidade de aplicação artificial de implementos e nutrientes no cultivo Sistemas consorciados de espécies nativas com espécie de cultivo geram maior fertilidade do solo, pois mantém biomassa vegetal e fauna detritívora Detritivoria Você já reparou de que tipo de regiões vem a água mineral que consumimos? São regiões geralmente com manutenção da vegetação nativa Detritivoria Causa do desequilíbrio: perda de matas ciliares Mata Mata ciliarciliar Detritivoria Efeito: falha na capacidade dos ambientes aquáticos na auto-depuração da água, perda de fauna detritívora aquática dependente da mata – alguns peixes e invertebrados Detritivoria Perda da atuação da mata e das raízes como filtros limpadores Levam à permanência e acúmulo de poluentes (despejos de esgoto e resíduos orgânicos e químicos) nos corpos d’água filtros Competição interespecífica e espécies exóticas Quais seriam impactos causados por espécies exóticas que não tem competidores ou predadores que controlem sua população? Competição interespecífica e espécies exóticas - Ao colonizar novas áreas, espécies exóticas podem escapar do controle de seus inimigos naturais (predadores, competidores ou herbívoros) Proliferação em massa Rato de esgoto - predam animais nativos como aves, competem com espécies nativas de mamíferos pequenos Podem se tornar espécie mais abundante em florestas em outros países Rattus rattus Competição interespecífica e espécies exóticas Causa: introdução de espécies exóticas e degradação do habitat Efeitos: invasão rápida e impactos negativos sobre fauna ou flora nativa Caramujo-africano Leucena, capim búfalo e algaroba no Havaí Competição interespecífica e espécies exóticas Efeitos: invasão rápida e impactos negativos sobre flora nativa Aroeira no Havaí Competição interespecífica e espécies exóticas Efeitos: invasão rápida e impactos negativos sobre flora nativa Predação Quais seriam impactos à pecuária, causados por predadores como onças, em regiões onde houve alterações do ambiente e diminuição de presas nativas causadas pelo desmatamento e perda de habitat? Predação Causa: desmatamento leva à escassez de presas nativas para grandes predadores Veado-campeiro Cateto com filhotes anta SuSuççuarana uarana Puma Puma concolorconcolor Predação Causa: desmatamento leva à escassez de presas nativas para grandes predadores Predação Efeito: ataque de onças ao gado (ocorre mais frequentemente no Pantanal - criações extensivas) Onças possuem porte grandeÎ necessidade de área de vida grande e muitas presas Predação eliminação pelo homem Predação Solução: aumentar cuidado dispensado ao gado – manter novilhos em região mais protegida contra ataques, próximo às casas; manter rebanho cercado; alarmes eliminação pelo homem Predação Causa: perda de florestas nativas habitats nativoshabitats nativos Predação Efeito: diminuição da diversidade de aves Predação Efeito: diminuição da diversidade de aves e assim, de serviços de predação e controle de pestes realizado por elas, como pestes agrícolas Controle de ratosControle de insetos em geral Parasitismo Por que monoculturas podem ser mais vulneráveis a pragas? monoculturamonocultura de de milhomilho monoculturamonocultura de de eucaliptoeucalipto Parasitismo Causa: com monocultura, há oferta de hospeiros (plantas), com densidade altissima não há como hospedeiro se “esconder” dos parasitas monoculturamonoculturade de milhomilho monoculturamonocultura de de eucaliptoeucalipto Parasitismo A homogeneização genética de espécies cultivadas e de sistema de cultivo (amplas monoculturas): aumentam vulnerabilidade a pestes e doenças Parasitismo Efeito: doenças dizimadoras, com enormes prejuízos econômicos e sociais Parasitismo Efeito: doenças dizimadoras, com enormes prejuízos econômicos e sociais Fungos e batata - fome na Irlanda – séc. 19 Praga de videiras - França séc. 19 e EUA séc. 20 Vírus Sigatoka - extensas plantações de banana na América Central - últimas décadas Fungo e milho híbrido – Zâmbia Estas doenças estiveram relacionadas, em parte, à grande homogeneidade genética dos cultivos Parasitismo Causa: aumento de hospeiros (animais) com densidade muito alta – não há como hospedeiro se “esconder” Parasitismo Efeito: Alta incidência de doenças e dificuldade de controle dos parasitas de modo geral (moscas, vermes, carrapatos, etc) Mosca do chifre Parasitismo Causa: uso excessivo de pesticidas LagartasLagartas emem folhafolha Parasitismo Efeito: perda de vespas parasitóides e assim, há proliferação de lagartas – Estudo mostrou perda do serviço de controle biológico de parasitóide sobre pestes agrícolas LagartasLagartas emem folhafolha VespaVespa parasitparasitóóideide O desmatamento e degradação dos ambientes nativos podem levar a uma maior incidência de doenças na população humana? Parasitismo Causa: perda e degradação de ambientes nativos no Canadá e aumento de áreas rurais Parasitismo Efeito: aumento de incidência de hantavírus em espécie de roedor generalista e de ampla distribuição (Langlois et al. 2001) roedor roedor generalistageneralista Parasitismo Efeito: aumento de incidência de hantavírus em espécie de roedor generalista e de ampla distribuição (Langlois et al. 2001) Hantavirose: doença fatal e incurável que atinge humanos, causando síndrome pulmonar Katz et al. 2001 Parasitismo Causa: perda e degradação de ambientes nativos no Brasil e aumento de áreas rurais Parasitismo Efeito possível: aumento de incidência de hantavírus em espécies de roedores generalistas, de ampla distribuição, ou invasores vindos de outros biomas Parasitismo roedor generalistaroedor generalista Parasitismo roedor invasor vindo roedor invasor vindo do Cerradodo Cerrado Parasitismo Causa: novamente a perda e degradação de ambientes nativos no Brasil e aumento de áreas rurais Roedores e marsupiais generalistas, e os invasores originários de outros biomas, podem atuar como reservatórios de patógenos: Parasitismo Efeito possível: Aumento do risco associado a outras doenças além do hantavírus Doenças transmitidas por roedores e marsupiais de hábitos generalistas, que proliferam em ambientes alterados e desmatados: Febres hemorrágicas -Mills et al. 1992 Tripanossomose - Herrera et al. 2004; Herrera et al. 2005 Leishmaniose - Oliveira et al. 2005 Esquistossomose - Rey 1993; D’Andrea et al. 2000 Parasitismo Parasitismo Habitat preservado: Habitat degradado: Tempo 1Tempo 1 roedores generalistasroedores generalistas Parasitismo Habitat preservado: densidade naturalmente muito baixa Tempo 1Tempo 1 roedores generalistasroedores generalistas Habitat degradado: Parasitismo Habitat preservado: densidade naturalmente muito baixa Habitat degradado: densidade pode ser muito alta Tempo 1Tempo 1 roedores generalistasroedores generalistas Parasitismo Tempo 2Tempo 2 ContContáágio em massagio em massa Habitat degradado Parasitismo roedores generalistasroedores generalistas Habitat preservado: densidade naturalmente muito baixa – contaminação entre indivíduos quase inexistente Habitat degradado: densidade pode ser muito alta – alta contaminação entre indivíduos Tempo 2Tempo 2 Herbivoria Quais seriam impactos causados pelo aumento de populações de ratos ou de insetos herbívoros, para a agricultura? Herbivoria Causa: aumento ilimitado, em monoculturas, da concentração de alimento para pestes herbívoras Herbivoria Efeito: aumentam vulnerabilidade dos cultivos a pestes Superpopulação (pragas agricolas) LagartasLagartas emem folhafolha Herbivoria Efeito: aumentam vulnerabilidade dos cultivos a pestes Superpopulação (pragas agricolas) LagartasLagartas emem folhafolha Aumento do potencial de roedores se tornarem pragas agrícolas (Rodríguez 1993; Stenseth et al. 2003; Meerburg et al. 2008) – herbivoria em plantas jovens, tubérculos e predação de grãos Herbivoria Ratos capturados em armadilhas em região rural na Inglaterra 8 toneladas em 4 dias Herbivoria e controle por agroquímicos Herbivoria e controle por agroquímicos Uso excessivo de pesticidas leva a quebra no equilíbrio ecológico: • causam ressurgência de pestes • ataques massivos por novas pestes • provocam resistência das pestes aos pesticidas Herbivoria e controle por agroquímicos Estes problemas levam ao uso ainda maior de pesticidas ou mudança para produtos mais tóxicos: custos elevados, pouca eficácia Controle de pestes Controle de pestes Geralmente não objetiva erradicação total da peste Redução da população de peste para nível que compense economicamente e seja eficiente Controle biológico Pode ser uma alternativa É a substituição do uso de agroquímicos por técnicas de menores custos: manipulação de inimigos naturais de pestes Mosca branca do feijão Usa teoria sobre interações das espécies e inimigos naturais para limitar população de pestes Mutualismos Quais seriam impactos causados pela perda de polinizadores e dispersores de sementes? Mutualismos Grandes herbívoros e aves de grande porte são importantes dispersores de sementes Muitas árvores de grande porte, do dossel, tem sementes grandes que só podem ser dispersas por estes animais maiores, senão serão extintas jacutinga Mutualismos Causa: extinção local de grandes herbívoros e aves por caça ou desmatamento jacutinga Mutualismos Efeito: impactos sobre manutenção e regeneração de florestas tropicais Estimativa de extinção futura de 34% das espécies arbóreas na Mata Atlântica do nordeste por perda de dispersores (Silva & Tabarelli - Nature) Mutualismos Mutualismos Causa: perda e alteração de habitat, uso excessivo de pesticidas Flores do café Mutualismos Causa: perda e alteração de habitat, uso excessivo de pesticidas Efeito: perda de diversidade de abelhas nativas, e queda na polinização do café e outras culturas (Klein et al. 2003, Ricketts et al. 2004) Flores do café Mutualismos Além disso, onde houve extinção da comunidade de abelhas: Há necessidade de compra de abelhas e introdução artificial na lavoura – custos altos RESUMO:RESUMO: MonoculturasMonoculturas extensasextensas, com , com grandegrande usouso de de pesticidaspesticidas e e fertilizantesfertilizantes:: AssociadasAssociadas àà eutrofizaeutrofizaççãoão de de corposcorpos dd’á’águagua HomogeneizaHomogeneizaççãoão gengenééticatica DesmatamentoDesmatamento com com perdaperda de:de: -- dispersoresdispersores de de sementessementes, , -- inimigosinimigos naturaisnaturais de de pragaspragas e e doendoenççasas ((proliferaproliferaççãoão de de pestespestes e e doendoenççasas agragríícolascolas), ), -- polinizadorespolinizadores -- nutrientesnutrientes e e microfaunamicrofauna do solodo solo --AparecimentoAparecimento de de doendoenççasas associadasassociadas a a florestasflorestas degradadasdegradadas ((roedoresroedores generalistasgeneralistas -- hantavhantavíírusrus)) Quais as alternativaspara agricultura com menos impactos? EvitarEvitar monoculturasmonoculturas extensasextensas ManterManter remanescentesremanescentes de de florestasflorestas ouou reflorestarreflorestar ((CCóódigodigo FlorestalFlorestal)) DiversificarDiversificar osos cultivoscultivos AgriculturaAgricultura orgânicaorgânica SistemasSistemas agroflorestaisagroflorestais ((consconsóórciorcio de de espespééciescies nativasnativas com com cultivadascultivadas)) InseridosInseridos emem paisagempaisagem envolvidaenvolvida principalmenteprincipalmente com com atividadesatividades humanashumanas cultivoscultivos agragríícolascolas plantaplantaççõesões ouou florestafloresta manejadamanejada terra terra emem pousiopousio remanescentesremanescentes dede habitat habitat nativonativo ((florestalflorestal ouou nãonão--florestalflorestal) ) Sugestão para manejar interações: • Cultivos mistos e rotação de culturas para: evitar espalhamento de doenças e pestes criar micro-habitats para fauna Sugestão para manejar interações: • Intercalar com cultivos que atraem predadores de insetos-pestes • Uso de certas plantas como pesticidas naturais Sugestão para manejar interações: • Uso de agentes de controle biológico como parasitas, parasitóides, predadores – invertebrados, vertebrados (patos ou peixes controlam populações de insetos e nematóides - arroz - Ásia) Sugestão para manejar interações: • Eliminação ou redução de pesticidas p/ evitar impactos sobre biodiversidade Desafio: sustentabilidade vs. crescimento populacional Síntese Perda de biodiversidade e das interações entre espécies agropecuária e urbanização Perda e fragmentação de habitats Síntese Dado que há crise - reservas - demandas (Bergtsson et al. 2003; DeFries et al. 2005; Soares-Filho et al. 2006; Chazdon et al. 2009) Síntese População no ano 1 (300 milhões) População mundial (em bilhões) P o p u l a ç ã o e s t i m a d a ( b i l h õ e s ) Manejo de paisagens fragmentadas deve conciliar: Síntese - conservação habitats nativoshabitats nativos Síntese Manejo de paisagens fragmentadas deve conciliar: - com produção - polinização, controle biológico de pestes, nutrienteshabitats nativoshabitats nativos Síntese Manejo de paisagens fragmentadas deve conciliar: - conservação Além disso, degradação do ambiente leva a: queda na qualidade de vida prejuízos econômicos Síntese Degradação ambiental e perda de interações biológicas Obrigada !!
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