Aula Metapopulação 2019 Márcia, Micael e Sara

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METAPOPULAÇÕES
Universidade do Estado de Mato Grosso
Campus Universitário de Nova Xavantina
Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Conservação
Nova Xavantina - MT, junho de 2019
Disciplina: Ecologia de Populações e Comunidades
Docente: Eddie Lenza.
Discentes: Márcia Cardoso, Micael Morais e Sarah Barros
Conjunto de indivíduos de uma mesma espécie que vivem e interagem num mesmo período e espaço, com possibilidade de reproduzirem-se. 
População
Cada espécie pode incluir uma ou mais populações separadas, com poucos ou milhões de indivíduos. 
População
População
Populações estão divididas em populações locais, cujos indivíduos se locomovem frequentemente pela paisagem.
Portanto, indivíduos de uma determinada espécie só poderão usar um determinado fragmento de habitat se puderem chegar até ele deslocando-se através de habitats menos favoráveis.
Populações
A fragmentação do mundo natural e o movimento dos indivíduos entre os fragmentos fez com que os ecólogos desenvolvessem três tipos de modelos para descrever a estrutura espacial das populações: 
O modelo de Metapopulação tem se tornado uma das mais importantes ferramentas para compreender a dinâmica das espécies que vivem em habitats fragmentados.
Populações
Modelos de crescimento populacional anteriores - descrevem populações fechadas
Os indivíduos não se movimentam entre as populações.
Modelos de metapopulação → Assumem que os indivíduos das subpopulações se movimentam entre as manchas de habitats – modelos de populações abertas.
Metapopulação
Duas novas formas importantes de pensar a população:
Não prever o tamanho da população em números → sua persistência;
Os valores que representam o tamanho populacional são condensados em apenas dois números: 
 0 (extinção local) e 1 (persistência local) ou seja ↔ metapopulação se extingue ou persiste.
II. Escala em que a população é estudada
Escala regional → Inclui várias subpopulações interligadas;
Preocupa-se com a quantidade de fragmentos ocupados por uma determinada população.
I. A forma de medir as populações
Metapopulação → Conjunto de subpopulações discretas que ocupam fragmentos de habitat entre os quais os indivíduos se movem ocasionalmente por:
Metapopulação
A matriz → serve somente como uma barreira para o movimento dos indivíduos entre as subpopulações;
Enfatiza → as contribuições de colonização e da extinção de subpopulações.
Habitat interveniente → denominado de matriz;
Matriz
Para ser uma considerada uma metapopulação é preciso ter 3 características básicas:
1. Ter os indivíduos devem estar organizados em manchas;
 → Manchas favoráveis e não tão favoráveis.
2. Cada conjunto de população deve ter chance de se extinguir e de ser recolonizada;
3. A dinâmica de cada população deve ser parcialmente independente;
 → Não sincrônica.
Metapopulação
As subpopulações de Corujas pintadas da Califórnia possuem uma dinâmica parcialmente independente.
Metapopulação
Corujas pintadas da Califórnia
Distribuídas como uma metapopulação
Em qualquer tempo alguns fragmentos estão ocupados e outros não.
Ex:
Dinâmica da Metapopulação → é determinada pela extinção de subpopulações e subsequente recolonização dos fragmentos vazios.
Metapopulação
Fragmentos ocupados 
Fragmentos vazios
Tempo 1
Tempo 2
Como as subpopulações são tipicamente muito menores do que a metapopulação como um todo, as catástrofes locais ou flutuações ao acaso no número de indivíduos tem efeito maior na dinâmica das subpopulações.
Metapopulação
Subpopulações em fragmentos menores e mais isoladas
Subpopulações em fragmentos maiores e agrupados
Tamanho da área e isolamento do fragmento de habitat
Maior risco de extinção 
Menor risco de extinção.
Metapopulação
 Tolerância à matriz - entendida como a capacidade de pelo menos transpô-la, não necessariamente de viver nela; 
Capacidade de dispersão - varia em relação a cada espécie;
Grau de especialização - vai determinar capacidade de utilização da borda e a frequência com que a espécie utilizará a matriz para se mover entre os fragmentos;
Territorialidade - poderia inibir movimentos individuais entre fragmentos pela simples possibilidade de perda do território;
Diferenças sexuais na capacidade dispersora - também devem ser levadas em consideração, pois, se apenas machos se deslocam, a colonização de manchas vazias torna-se impossível.
 
Taxa de migração
Pode ser influenciada:
Metapopulação
Taxa de migração
Cuíca (Micoureus demerarae)
Marsupial (Micoureus demerarae)
 Dificultaria a substituição, por recolonização, de populações eventualmente perdidas.
 Em uma metapopulação em que apenas os machos se deslocam entre populações, embora haja dispersão, não há recolonização, uma vez que um macho, por si só, não podem fundar uma população.
Durante cinco anos de estudo
Nenhum movimento de fêmeas foi detectado
Territoriais
Metapopulação
O que acontece se nenhum indivíduo se move entre as subpopulações?
Taxa de migração e qualidade do habitat
As populações em cada fragmento se comportam independentemente;
Quando são pequenas elas têm altas probabilidades de extinção.
Metapopulação
Taxa de migração e qualidade do habitat
Alta taxa de migração
Os indivíduos de uma população se movem frequentemente entre as subpopulações:
A dinâmica da Metapopulação se transforma em uma dinâmica de uma única população. 
O tamanho das subpopulações se assemelhe aos de toda a Metapopulação;
Metapopulação
Taxa de migração e qualidade do habitat
Toda a metapopulação existe como um mosaico se deslocando de fragmentos ocupados para desocupados.
Alguns fragmentos desocupados pela extinção de uma subpopulação serão novamente recolonizados;
Assim, toda a Metapopulação se comporta como um mosaico se deslocando de fragmentos ocupados para desocupados.
Migração intermediária
Dinâmica ideal da metapopulação
Metapopulação
Pressupostos dinâmica de metapopulações
Metapopulação
2º Ausência de estrutura espacial
Pressupostos dinâmica de metapopulações
Metapopulação
3º Ausência de retardos
Pressupostos dinâmica de metapopulações
Metapopulação
4º Probabilidades de colonização e extinção constantes
Pressupostos dinâmica de metapopulações
Metapopulação
5º A ocorrência regional afeta a colonização e extinção local
Pressupostos dinâmica de metapopulações
Metapopulação
6º Grande número de manchas
Pressupostos dinâmica de metapopulações
 A perspectiva de metapopulação nos permite distinguir entre:
Extinção local – desaparece uma única população;
Extinção regional – perdem-se todas as populações da região;
 Quantitativamente
Pe – Probabilidade de extinção local
Pe = 0 – População persiste;
Pe = 1 – População com extinção certa;
Metapopulação e o risco de extinção
Metapopulação e o risco de extinção
Suponhamos, que em uma determinada população:
Metapopulação e o risco de extinção
Probabilidade de Persistência Regional
Num conjunto X manchas é a probabilidade de que não se extingam simultaneamente todas as manchas.
Exemplo : 
10 Manchas (x) , cada uma com pe 0,7.
P10 = 1 – (0,7) 10= 0,97
De todas as manchas existe 97% de pelo menos uma delas persistir.
Metapopulação e o risco de extinção
Probabilidade de Persistência Regional
Modelo clássico de Metapopulação
Conjunto de subpopulações isoladas espacialmente em fragmento de habitats e unidas funcionalmente por fluxos biológicos.
Modelo fonte-poço
Diferença na qualidade das manchas;
Recursos abundantes  mais descendentes, do que é exigido para substituição;
Filhotes excedentes  distribuem para outras manchas;
	Populações-fonte: Alta quantidade de recurso, alta taxa de filhotes.
 	Populações- poço: Mantida pela imigração dos filhotes vindo das populações fonte.
 
Modelo de paisagem
Qualidade da mancha é alterada pela natureza dos habitats vizinhos.Oferecendo vantagem: Locais de parada seguros, materiais para ninho, polinizadores ou água.
Desvantagem: abrigo de predadores, organismos patogênicos.
Variações do modelo de metapopulação
Modelo Ilha-Continente
Variações do modelo de metapopulação
Modelo Ilha-Continente
Uma população “continental” grande e estável pode gerar uma chuva de propágulos sobre um conjunto de “ilhas” que formam uma metapopulação.
Variações do modelo de metapopulação
Modelo Colonização interna
Única fonte de propágulos para metapopulação é provindo do conjunto de manchas ocupadas.
Cada população contribui com indivíduos para um reservatório de propágulos, que por sua vez podem vir a colonizar lugares desocupados.
Se todas as populações se extinguirem  a probabilidade de colonização vai para zero  Não existe nenhuma outra fonte de colonizadores.
Ilha-Continente
Não há falta de colonizadores  Continente;
Persistência da metapopulação;
Colonização  Exterior;
Chuva de propágulos  Continente;
Falta de colonizadores  populações extintas;
Não existe persistência da metapopulação;
Colonização  Interior;
Chuva de propágulos  populações internas “ilhas”;
Colonização Interna
Metapopulação
Estudos metapopulacionais: a contribuição das borboletas
 - Euphydryas editha - ocorrente em São Francisco (EUA )
- Distribuição descontínua 
- Dinâmica praticamente independente
- Migração
Extinção local
Como a extinção local desta espécie poderia ser evitada?
R: Corredores ecológicos/recolonização
Metapopulação
Estudos metapopulacionais: a contribuição das borboletas
 - Espécie Melitaea cinxia: ocorrente na Finlândia
Fragmentos isolados - 1.300 m² (média).
Populações < 400 indivíduos.
Risco de extinção ↑ - mudanças estocásticas.
Estiagem
↓ Alimento
- Movimento - dispersão
Extinção
Recolonização
Colonização e extinção constantes
Metapopulação
Estudos metapopulacionais: a contribuição das borboletas
 - Espécie Melitaea cinxia: ocorrente na Finlândia
Manutenção de uma metapopulação: 
1) Existência de populações próximas
2) Fluxo de indivíduos
Estrutura metapopulacional - depende da existência de fragmentos ocupados e desocupados.
Fragmento-dreno: recebe indivíduos (Begon et al. 2007).
Fragmento-fonte: provedor de indivíduos.
Estrutura metapopulacional “Ilha-continente”.
Metapopulação
Exemplos de metapopulacões: besouros Carabídeos em brejos da Holanda
Espécie: Pterostichus versicolor 
Baixa mobilidade
Gotelli, (2009)
Extinção rara – populações fonte
Espécie: Calathus melanocephalus
Extinção – linha toca eixo X
Flutuações sincronizadas
- Ausência de populações-fonte
- Maior frequência de extinção
Metapopulação
 O efeito de resgate sob o ponto de vista de uma Metapopulação:
Efeito de resgate: ↓ probabilidade de extinção local.
Aumento populacional
↓ Efeitos estocásticos
Gotelli (2009)
Num modelo metapopulacional, o efeito de resgate é definido por: Pe = e(1-f)
Se f = 1, Pe será = 0
Dispersão – é fundamental
Proporção de fragmentos ocupados depende das taxas de extinção e colonização (Gotelli, 2009).
Metapopulação
Se você tivesse tentando salvar uma espécie ameaçada que vive numa metapopulação, o que você faria para aumentar a proporção de fragmentos ocupados?
Questão para discussão: 
Metapopulação
Nesse caso, seria importante evitar que os fragmentos se tornassem isolados demais, uma vez que a dinâmica da metapopulação depende não apenas do crescimento da população e dos processos de regulação das populações nos fragmentos, mas também da migração de indivíduos entre os fragmentos.
Uma boa estratégia poderia ser a criação de corredores de migração ou de uma zona de amortecimento para manter a conectividade entre os fragmentos da metapopulação.
 
Porém, Cuidado! Antes é necessário estudar a biologia da espécie que se quer preservar.
Begon, M.; Townsend, C.R.; John, L.H. 2007. Ecologia – de indivíduos a ecossistemas. Editora: Artmed, 4ª ed, 740f.
Gotelli, N.J. Ecologia. 4ª ed, 2009.
MacArthur, R.H.; Wilson, E.O. 1967. The theory of island biogeography. Princeton Univ. Press. Ed., Princeton.
Marini-Filho, O.J.; Martins, R.P. Teoria de Metapopulações -Novos princípios na biologia da conservação. Ciência hoje, vol 27, n° 160, 2000.
Ricklefs, R.E. 2011. A economia da natureza. Editora: Guanabara Koogan, 6ª ed, 546f.
Townsend, C.R.; Begon, M.; Harper, J.L. 2010. Fundamentos em ecologia. Editora: Artmed, 3ª ed, 576f.
Referências bibliográficas
Obrigad@ pela atenção!
 
 
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