Dispersão, Migração e Metapopulações

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Distribuição 
(estrutura espacial) 
Dispersão e Migração 
Os organismos são encontrados em diferentes locais, pois se 
deslocaram até o local 
Dispersão: 
Relaciona-se ao distanciamento dos indivíduos entre si (ativa 
ou passiva/ primária ou secundária) 
Migração: 
Considerada como movimentos direcionais em massa de 
organismos de um local para outro 
 
Então temos 3 fases: 
Partida-movimento-chegada (emigração-transferência-imigração) 
Dispersão e migração, qual a diferença? 
Qual a diferença? 
Migração Dispersão 
Descreve a maneira pela qual os 
indivíduos afastam-se uns dos outros 
Movimento direcional em massa pelo qual 
indivíduos se dirigem de um lado para outro 
indivíduo população 
Como os indivíduos estão distribuídos em 
uma população? 
 
Como as populações estão distribuídas no 
espaço? 
Distribuição dos indivíduos nas suas populações 
3 principais padrões de distribuição: 
Ao acaso 
 
Uniforme (regular) 
 
Agregada 
2
X X 
2
X X 
2
X X 
Probabilidade igual 
(independente de outros indivíduos) 
Feedback negativo 
(dependente de outros indivíduos) 
Feedback positivo 
(dependente de outros indivíduos) 
Mas cuidado... 
Estes padrões de distribuição podem se alterar com a mudança na 
escala espacial do observador!!! 
Como assim? 
Forças que favorecem agregação 
Espaço (Princípio do Rebanho Egoísta – Hamilton, 1971) 
O risco de um indivíduo ser consumido diminui se houver outro 
indivíduo entre ele e o predador 
 
Tempo 
Indivíduo precoce ou tardio no aparecimento tem maiores chances 
de ser consumido 
Forças que diluem agregação 
Competição intensa com o aumento da densidade 
Interferência direta 
Combinação de forças que 
favorecem e diluem!!! 
Ecologia de Metapopulações 
Levins (1970) utilizou pela 1ª vez o termo “metapopulação”. 
Demora no desenvolvimento do conceito. 
Biogeografia de Ilhas 
Escala espacial e temporal 
Décadas de 80 e 90: grande desenvolvimento. 
Designes e planejamento de reservas naturais. 
Inicialmente Biogeografia de Ilhas 
Teoria de Metapopulações mais adequado 
Ecologia da Paisagem 
Alguns pontos importantes antes de começarmos.... 
Uma metapopulação é composta por populações 
Quando nos referimos a metapopulação estamos 
tratando dentro de uma escala espacial regional (ou até 
mesmo global) 
Já para cada população (que compõe a metapopulação) 
a escala é local 
Metapopulação 
População 
Matriz 
B = nascimentos 
D = mortes 
 I = imigração (colonização) 
E = emigração (extinção) 
População fechada 
População aberta 
3 processos são centrais em ecologia de 
metapopulações: 
I - Dinâmica populacional local 
II - Extinção populacional 
III – Migração (Dispersão) e colonização 
Dentro da perspectiva de extinção e colonização 
I - Dinâmica populacional local 
A população local persistirá ou extinguirá ao longo do 
tempo? 
Persistência das populações 
3 pontos são necessários para a persistência 
da população: 
• Dinâmica populacional local (taxa de variação) 
• Taxa de colonização suficientemente alta. 
• Algum grau de assincronia das dinâmicas 
populacionais locais. 
 
Assincronia, 
que é isso? 
II - Extinção Populacional 
Nos últimos 30 anos uma vasta literatura sobre extinção das 
populações e os fatores que causam desenvolveu-se. 
Hoje em dia 3 fatores são uns dos principais responsáveis pela 
extinção das populações: 
Fragmentação do ambiente 
Perda de habitat 
Diminuição na qualidade do ambiente. 
Um simples e importante fator diz respeito ao tamanho da 
população: 
Diminuição no tamanho da população aumenta o risco de 
extinção 
 
Por que? 
1 – Estocasticidade demográfica 
(razão sexual) 
2 – Estocasticidade ambiental 
Relação Área-Risco de Extinção: 
Para uma população e uma metapopulação o aumento na 
área diminui o risco de extinção 
Como podemos demonstrar que o aumento no número 
de fragmentos (cenário metapopulacional) diminui o 
risco de extinção populacional? 
Extinção ou persistência local 
 
Extinção ou persistência global 
Estudar livro “Ecologia” (Nicholas Gotelli): capítulo 4, pg 84-90 
III - Migração e Colonização 
A migração de um indivíduo do seu local de origem ou de lugares de 
alimentação e os fatores que afetam tais movimentos são uns dos 
problemas mais intrigantes dentro da biologia populacional. 
 
 
 
A taxa de migração dever ser alto o suficiente para a persistência da 
metapopulação, todavia taxas muito altas ou baixas levam a 
metapopulação à extinção. 
 
 
A distância da migração determina a escala de recolonização. 
 
Fatores que afetam a migração: 
Local: 
• Evitar “Inbreeding”: expulsão de jovens machos do bando 
(mamíferos) 
• Altas densidades: competição por recursos (dependente da 
densidade) 
 
Metapopulacional: 
• Variação espacial: ambientes mais ricos ou mais pobres de 
recursos. 
• Custos de migração: alta taxa de mortalidade durante a 
migração. 
Colonização 
 
A probabilidade de colonização bem sucedida de um fragmento 
vazio depende de fatores da espécie e do meio: 
 
• Elevada taxa de crescimento aumenta a chance de colonização bem 
sucedida. 
• Generalista possui mais chance que especialista. 
• Distância migração: determina a escala de recolonização de habitats vazios. 
Efeito da distância e colonização 
Qual a relação entre distância e colonização? 
co
lo
n
iz
aç
ão
 
distância 
T
ax
a 
d
e 
m
o
rt
al
id
ad
e 
distância 
Dinâmica “Source-Sink” 
Em uma metapopulação temos populações que servem como 
fontes (source) e outras como drenos (sink). 
 
 
Como identificamos populações fonte e dreno? 
r 
Disponibilidade de recursos 
0 
pop. 1 
pop. 2 
Assim... 
Em uma metapopulação, algumas populações atuam como 
fontes (r > 0) e outras como dreno (r < 0), todavia a distância 
também possui um papel determinante no fluxo dos indivíduos 
em que quanto mais distante menor a taxa de colonização. 
 
Antes de propormos possíveis cenários 
metapopulacionais temos que considerar duas 
premissas básicas 
Modelos de estruturas metapopulacional 
1ª premissa: população pequena 
Qualidade do “fragmento” uniforme. 
O aumento da área aumenta o “K” da população (mesma 
razão). 
Todos indivíduos são afetados igualmente. 
 
N < N 
2º Premissa: Metapopulacional 
Dentro de uma grande área encontram-se as populações. 
Flutuam “independentemente”, formando a metapopulação. 
Mesmo risco de extinção local, mas a persistência da 
metapopulação aumenta. 
Podemos classificar 4 modelos (cenários) – 
Harrison (1996) 
Metapopulação clássica : há um núcleo 
formado por um conjunto de populações 
pequenas, com baixa probabilidade de se 
extinguir. Este núcleo serve como fonte de 
migrantes para populações periféricas que 
sofre extinção mais frequentemente e são 
substituídas por recolonização. 
Continente-ilha: há uma população grande 
(continente) e que possui menores chances de 
se extinguir. Atua como fonte de 
colonizadores para populações satélites que 
são menores e com maiores riscos de extinção 
e são frequentemente recolonizadas 
População em mancha: os indivíduos se 
movimentam com frequência entre um 
conjunto de populações persistindo ao longo 
do tempo 
Metapopulação em desequilíbrio: Não há 
fluxo de organismos entre os fragmentos. Sem 
conexão eventos de recolonização são raros e 
faz com que estas populações extingam-se. 
Área fragmentada... 
Princípiosde planejamentos de reserva 
Adulto Lagarta Pupa 
Condições para a persistência de uma metapopulação. 
Estudo de caso: a borboleta Melitaea cinxia (Glanville Fritillary) 
em manchas discretas de habitat na Finlândia 
Hanski et al. (1995) 
OIKOS 
Extenso estudo de metapopulações com a borboleta Melitaea 
cinxia, numa área de 50 X 70 Km2. 
1502 manchas discretas. Observou-se 536 manchas 
com lagartas (pradarias secas). 
Condições para a persistência da metapopulação 
Para demonstrar que a persistência de uma espécie que vive em paisagens fragmentadas 
não ocorre devido à dinâmica local, mas sim à dinâmica metapopulacional, deve-se 
obedecer as quatro condições a seguir: 
1) as manchas de habitat suportam populações locais reprodutivas; 
2) uma única população não é grande o suficiente para assegurar sobrevivência a longo 
 prazo; 
3) as manchas não são suficientemente isoladas para evitar recolonização; e 
4) as dinâmicas locais devem ser suficientemente assincrônicas para que não ocorra 
 extinção simultânea de todas as populações locais. 
Condição 1: estrutura metapopulacional 
Os habitats ocorrem em pequenas manchas discretas de habitat. Hanski et al. (1994) 
estimaram que 80% das borboletas não saem da sua mancha natal durante sua vida toda. 
Condição 2: risco de extinção das maiores populações locais 
No outono de 1993, a maior população local tinha 69 grupos larvais, e somente 68 
populações tinham mais de 20 grupos. Observou-se que a extinção de uma população 
local de 650 borboletas ocorreu em somente dois anos, indicando que estas grandes 
populações locais não estão seguras contra a extinção. 
Concluiu-se que todas as populações locais deste estudo têm um significante risco 
de extinção e que, portanto, a persistência desta espécie não pode ser mantida 
através de populações locais isoladas. 
Condição 3: recolonização 
Hanski et al. (1994) conduziram um intensivo estudo de captura e recaptura de M. cinxia 
numa rede 50 patches (1991). Foram marcadas e soltas 1731 borboletas, das quais 741 
foram recapturadas, sendo 9% em novas manchas. A média e distância máxima 
movida por migrantes entre as manchas foi 590 e 3050 m, com 20% dos migrantes 
movendo-se mais do que 1 Km, mas somente 3% movendo-se mais do que 2 Km. 
As manchas não são suficientemente isoladas para evitar a recolonização. 
Condição 4: assincronia 
No mesmo estudo citado anteriormente, observou-se uma forte assincronia das dinâmicas 
locais em 1991-1993. O grau de assincronia entre as populações locais de M. cinxia foi 
mantido por dois fatores: 
1) Interação entre o clima e qualidade do habitat. 
2) Ataque de M. cinxia por duas espécies de parasitóides na área de estudo. 
 Os níveis de mortalidade variam muito de uma população local para outra 
 (chegando a mais de 50%), pois os parasitóides apresentam suas próprias 
 dinâmicas de metapopulação. 
A permanência a longo prazo de M. cinxia na Finlândia é baseada no balanço 
entre extinções e recolonizações estocásticas locais. 
Todas as populações locais são pequenas o suficiente (risco de extinção) e um longo 
tempo de sobrevivência só é possível numa “malha” de habitats. 
Dinâmicas locais suficientemente assincrônicas para que não ocorra extinção 
simultânea de todas as populações locais. 
Esta espécie de borboleta foi extinta na parte continental da Finlândia em meados 
de 1970 devido a redução das áreas de pradarias secas durante as décadas passadas. 
Felizmente, as pradarias secas ainda são comuns nas ilhas Åland e atualmente esta 
espécie é encontrada somente neste local. 
Concluindo o assunto... 
Abrimos as populações para eventos de 
migração e colonização 
Importância destes eventos na 
determinação das populações no tempo 
(persistência populacional) 
Conceitos atuais com os cenários atuais 
de fragmentação