Teias tróficas e comunidades

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Teias tróficas e comunidades

  1. 1. Teias tróficas e comunidades
  2. 2. Predação é um processo chave
  3. 3. Predação • Definição padrão: um indivíduo (predador) come outro indivíduo (presa) • Conceito amplo (caça, herbivoria, parasitismo, etc) • Relação desarmônica mais estudada em ecologia • Alta significância ecológica e evolutiva
  4. 4. Adaptações de predadores (forma e função relacionada com a dieta) • À medida que as presas aumentam de tamanho, tornam-se mais difíceis de capturar e os predadores se tornam mais especializados • Mobilidade • Órgãos de sentido (visão, olfato) • Estruturas bucais e aparelho digestivo relacionados com a dieta
  5. 5. A percepção do risco da predação: presas desenvolvem adaptações para evitar seus predadores • Refúgios físicos e funcionais (tamanho) • Escape (sentidos aguçados e velocidade) • Coloração (críptica/coloração de advertência) • Adaptações estruturais e químicas nas plantas e animais (cheiros ruins, secreções nocivas, espinhos, carapaças, etc.)
  6. 6. Adaptações estruturais de plantas (espinhos, pelos, cascas das sementes, resinas adesivas)
  7. 7. Resultados possíveis da predação • 1. População de predadores tem pouco efeito na abundância da população de presas • 2. População de predadores erradicam a população de presas (o que pode levar a extinção do predador por falta de alimento) • 3. Populações de predadores e presas coexistem em um equilíbrio dinâmico
  8. 8. Exemplo Clássico Ciclo Lince/Lebre (baseado em peles vendidas)
  9. 9. Exemplo clássico! A lebre da neve e o lince canadense exibem ciclos clássicos com periodicidade de 10 anos. A lebre alimenta-se de raízes (embaixo da neve); o lince alimenta-se primariamente da lebre.A
  10. 10. Mudanças evolutivas desejáveis para o predador Desenvolvimento de moderação por parte dos predadores - diversificação de presas, - preferência por presas idosas ou juvenis, - redução na própria eficiência de captura, - mecanismos de territorialidade Predadores não moderados se extinguem!
  11. 11. Mudanças evolutivas desejáveis para a presa Refúgios inacessíveis para os predadores Refúgios das presas através do tamanho
  12. 12. O que favorece a “estabilidade” de sistemas de presas e predadores? Sistemas complexos com muitas espécies de presas e predadores Sistemas com refúgios espaciais ou de tamanho Sistemas nos quais os predadores selecionam preferencialmente as presas de menor valor reprodutivo
  13. 13. Teias alimentares ⇒ Cadeias alimentares ⇒ Teias alimentares ⇒ Conectância = No Ligações No Ligações possíveis No Ligações possíveis: N (N – 1) _________ 2
  14. 14. ⇒ Onivoria: alimentação em mais de um nível ⇒ Problemas para classificar: ⇒ Aedes spp. Fitoplancton marinho: ¼ de biomassa pode vir de bactérias mais bacteriovoria em maior profundidade (Zubkov & Tarran. 2008. Nature 455:224).
  15. 15. ⇒ Compartimentação: em geral refletem habitats marinho terrestre água doce
  16. 16. ⇒ Controles: Cascata trófica Carnívoros secundários B/compet. Carnívoros primários B/compet. T/pred. B/compet. T/pred. B/compet. B/compet. T/pred. B/compet. 1 2 3 T/pred. 4 Herbívoros Produtores Níveis tróficos
  17. 17. CASCATAS TRÓFICAS A cascata trófica é um importante mecanismo na regulação em cadeias tróficas Cascatas tróficas podem emergir a partir de efeitos diretos entre populações, no qual predadores consomem suas presas e, portanto, diminuem a abundância de presas que influenciam níveis tróficos inferiores Porém, as cascatas tróficas também podem emergir a partir de efeitos comportamentais indiretos, nos quais as presas alteram seu comportamento de forrageamento em resposta ao risco de predação
  18. 18. Clorofila a transparência água g/l taxa pastoreio n/m3 densidade Artemia 60 30 0 mg/ m3 densidade Trichocorixa 100 00 100 0,1 %/dia salinidade 200 100 0 120 60 0 sechi (m) mg/ m3 Um exemplo 10 5 0 10 5 0 1973 1985-6 Ano 1986-90
  19. 19. Controle de produtores: tentando generalizar... “de baixo para cima” produtores vivem bastante (?terrestre) “de cima para baixo”: produtores vivem pouco (?aquático) Por que o mundo é verde? 1) Hairston et al. (1960): predadores controlam herbívoros 2) Murdoch (1966): mundo espinhento e de sabor desagradável
  20. 20. Todas cascatas são molhadas? Cascatas devem ser mais comuns nas seguintes situações: 1) 2) 3) 4) hábitats discretos e homogêneos; dinâmica de pop. presas são rápidas em relação a consumidores; a presa comum tende a ser consumida por todos; níveis tróficos tendem a ser discretos com interações fortes. Ambientes pelágicos de lagos, bentos de rios e costões rochosos tendem a atender as situações acima. Em comunidades ricas: relações difusas tamponariam efeitos, embora ainda assim possam existir como: “gotas” tróficas (cascatas em nível de espécies)
  21. 21. Efeitos não esperados:remoção de um competidor pode diminuir densidade de outro. -2 Biomassa (g m ) Densidade herbívoro (indivíduos m-2) remoção de um predador pode causar diminuição densidade presa. a 10000 8000 6000 b 4000 2000 c c 0 100 80 a b 60 a b 40 20 0 plantas plantas plantas plantas + + + herbívoros herbívoros herbívoros + + 1 predador 4 predadores Fonte: Finke, D.L. & R.F. Reno. 2004. Predator diversity dampens trophic cascades. Nature 429: 407-410
  22. 22. ⇒ Cadeias em geral com 2 a 5 níveis; frequentemente 3 ou 4. ⇒ Hipóteses para explicar poucos níveis a) fluxo de energia ↑ produtividade, ↑ maior número níveis ↑ eficiência transferências, ↑ número níveis ⇒ Meta-análise rejeitou hipótese, embora ambientes mais produtivos contenham maior S; “chance” de existir várias cadeias dentro da teia b) restrições de comportamento e forma de predadores - predadores teriam que ser cada vez maiores - áreas de vida teriam que ser cada vez maiores ⇒ por que não predar herbívoros ? c) susceptibilidade de predadores à perturbações
  23. 23. Biocomplexidade: além da listagem Estrutura: relação entre espécies A 1 2 3 B 4 C 5 E 6 7 F 8 9 10 Diversidade de espécies 11 13 14 15
  24. 24. Diversidade de interações uma comunidade campestre na Inglaterra Dawah et al. (1995). Structure of the parasitoid communities of grass-feeding chalcid wasps. J. Anim. Ecol. 64 708-720
  25. 25. Diversidade de interações uma floresta tropical em Porto Rico Espécies tróficas Waide & Reagan (orgs) 1996. The Food Web of a Tropical Forest. Univ. Chicago Press.
  26. 26. Intensidade de predação • Predação pode eliminar espécies da comunidade • Coexistência mediada pelo predador – Reduz a pressão exercida pela competição • Predadores como espécies-chave
  27. 27. Espécies chaves -- Espécies importantes na comunidade; sua retirada causa grandes mudanças na composição e abundância relativa de muitas spp. -- Em geral relacionado a relações tróficas -- Exemplos: Pisaster sp., Onças (predadores de topo) Palmito, Araucária (provisão de recursos, às vezes em épocas de escassez)
  28. 28. ⇒ Espécies chaves Pisaster (Paine 1966) números - calorias 3 - 41 5 - 5 27 -37 X - 2 63 -12 1 - 3 Thais 5 - 10 95 - 90 quítons 2 spp. chapeuzinho chines 2 spp. bivalves 1 sp. cracas 3 spp. Mitella
  29. 29. Evidência empírica Comunidades em costões rochosos: – – – – Pisaster (estrela-do-mar), predador de topo Teia trófica relativamente estável (constante) Pisaster alimenta-se de outro predador Thais (caramujo), e quítons, cracas, lapas, bivalves, e outros moluscos Thais alimenta-se de bivalves e cracas Paine (1966) American Naturalist.
  30. 30. Paine (1966). American Naturalist.
  31. 31. http://www.canalciencia.ibict.br/pesquisas/pesquisa.php?ref_pesquisa=196
  32. 32. Mitella polimerus Foto: Dave Cowles http://rosario.wwc.edu/inverts/Mollusca/Bivalvia/Mytiloida/Mytilidae/Mytilus_californianus.html
  33. 33. Mytilus californianus e Pisaster ochraceous Foto: Dave Cowles http://rosario.wwc.edu/inverts/Mollusca/Bivalvia/Mytiloida/Mytilidae/Mytilus_californianus.html
  34. 34. ⇒ Espécies chaves Pisaster (Paine 1966) números - calorias 3 - 41 5 - 5 27 -37 X - 2 63 -12 1 - 3 Thais 5 - 10 95 - 90 quítons 2 spp. chapeuzinho chines 2 spp. bivalves 1 sp. cracas 3 spp. Mitella
  35. 35. Espécies engenheiras -- “Organismos que direta ou indiretamente modulam a disponibilidade de recursos (outros que não eles mesmos) para outras espécies, causando mudanças no estado físico de materiais bióticos e abióticos” Jones, Lawton e Shachak (1994). Oikos 69:373-386. -- Dois tipos: Engenheiros autogênicos: mudam o ambiente a partir de seu próprio corpo (tecidos vivos ou mortos) Exemplos: Árvores de florestas; “Explosão” algas planctônicas mar Plantas que retém água em cavidades Engenheiros alogênicos: mudam o ambiente transformando materiais biológicos ou não de um estado físico para outro Exemplos: Castor “Bioturbators” Minhocas Cupins de montículo Elefantes Homo sapiens também !!!
  36. 36. Prochilodus mariae (Curimbatá ou Curimba) Flecker, A.S. 1996. Ecosystem engineering by a dominant detritivore in a diverse tropical stream. Ecology 77:1845-54. fotos: A.S. Flecker foto: M. Landines (Fishbase)
  37. 37. Flecker, A.S. 1996. Ecosystem engineering by a dominant detritivore in a diverse tropical stream. Ecology 77:1845-54.
  38. 38. A representação da teia trófica
  39. 39. A representação da teia trófica Jordano et al. (2006). Oikos.
  40. 40. A representação da teia trófica Jordano et al. (2003). Ecology Letters.
  41. 41. A representação da teia trófica Gruber et al. (2009). The Open Ecology Journal.
  42. 42. A representação da teia trófica Almeida-Neto et al. (2008). Oikos.
  43. 43. A representação da teia trófica Lewinsohn et al. (2006). Oikos.
  44. 44. A análise quantitativa da teia trófica Gruber et al. (2009). The Open Ecology Journal.
  45. 45. A vulnerabilidade da teia trófica Co-extinções: efeito dominó multiplicador de extinções pouco conhecido Avaliações ainda iniciais Koh et al. 2004, Science 305:1632
  46. 46. Aplicações práticas Eutrofização em lagos e reservatórios
  47. 47. Aplicações práticas Biomanipulação de cadeias tróficas Qual o objetivo? - Melhorar a qualidade da água por meio da redução do fitoplâncton e diminuição da turbidez da água. Como é feito? -Indução do aumento da predação do zooplâncton sobre o fitoplâncton - Redução da biomassa de peixes zooplanctívoros (pesca ou introdução de peixes pícivoros)
  48. 48. Aplicações práticas Biomanipulação de cadeias tróficas Lago Mendota (Wisconsin, EUA) Estoque de alevinos de duas espécies de peixes antes e após a biomanipulação Espécies se alimentam de zooplânton Lathrop et al. (2002)
  49. 49. Aplicações práticas Controle biológico Introdução de um inimigo natural - Controle populacional de uma praga Melhor que usar pesticidas (herbicidas, inseticidas, etc) Funciona se o predador/parasitóide for especialista Problemas com predadores/parasitóides generalistas Exemplos: - Coelhos na Austrália - Serpentes na Austrália - Besouros no lago Moon Darra (Austrália)
  50. 50. Aplicações práticas Controle biológico Cyrtobagous salviniae Depois da introdução do besouro Sem macrófitas Antes da introdução do besouro Dominância de macrófitas

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