Fatores limitantes

11,966 views
11,518 views

Published on

Fatores limitantes a distribuição, sobrevivencia, reproducão e crescimento populacional

Published in: Education

Fatores limitantes

  1. 1. Ecologia de PopulaçõesProf. Dr. Harold Gordon Fowlerpopecologia@hotmail.com
  2. 2. AMPLITUDE DE TOLERANCIA, FATORESLIMITANTES, GRADIENTES AMBIENTAIS E A ABUNDANCIA E AUSENCIA DE ESPÉCIES
  3. 3. Fatores LimitantesEcologia explora uma variedade de perguntas sobre quais fatores controlam a distribuição, abundancia e comportamento dos organismos.Por exemplo, os cangurus vermelhos ocorrem principalmente nas regiões semi-áridas do interior de Austrália.
  4. 4. Fatores LimitantesO conceito ecológico dos fatores limitantes é equivalente à noção de dominância pela retro-alimentação dos sistemas gerais.
  5. 5. Fatores LimitantesA lei do mínimo de LiebigOs experimentos de Liebig (1840) para testar os efeitos de fertilizantes sobre a produção agrícola revelou que o nutriente com menos oferta geralmente limitou a produção.
  6. 6. Fatores LimitantesLei dos fatores limitantesUma redefinição da lei de Leibig por Blackman (1905).
  7. 7. Fatores LimitantesA amplitude geográfica de uma espécie não ésempre limitada pela presença de barreirasque inibem sua disseminação.Pode ser limitada por um fator particular doambiente que limita sua capacidade desobreviver, crescer ou reproduzir – Esses sãoos Fatores LimitantesAlguns fatores não são limitantes para algunsorganismos).
  8. 8. Fatores Limitantes incluem fatores bióticos e fatores abióticos Fatores AbióticosDisponibilidade de luz/ horas de luz por dia /sazonalidadeUmidade e disponibilidade de águatemperatura, amplitude da temperatura diáriaElevação ou profundidade, pressãoturbidezAmplitude da mareiaSalinidadeventopH, C02, O2, disponibilidade de N, P, K, S, Mg, Ca, etc.
  9. 9. Fatores Limitantes incluem fatores bióticos e fatores abióticos Fatores BióticosCompetiçãoPredaçãoParasitismoDoençaPolinizadores, agentes de dispersãoDisponibilidade de alimento apropriadoDensidade da espécie e distancia a vizinhomais próximo
  10. 10. Fatores LimitantesOs fatores limitantes não precisam ser letais mas somente afeita o organismo fisicamente ou biologicamente de forma que tem menor capacidade de reproduzir, dispersar e competir com outras espécies para recursos esparsos (espaço, água, alimento ....Freqüentemente os fatores limitantes são complexos e interagem entre eles dificultando a sobrevivência e reprodução da espécie.O ambiente de uma espécie é muito complexo com vários fatores que interagem (salinidade, nutrientes, predadores ,,,.).
  11. 11. Fatores LimitantesPredadores chaves.Paine (1980) demonstrou por meio de experimentos de manipulação de predadores em comunidades litorais que alguns predadores ”chaves" dominou a dinâmica de todas as espécies na comunidade. Será a dinâmica de comunidades sujeita a dominação por poucas interações fortes (Paine 1992)?
  12. 12. Fatores LimitantesSimplificação de redes tróficas. Estudos teóricos de Michalski e Arditi (1995) com redes tróficas complexas usando modelos dependente de razão indicam que muitas (ou a maioria) das interações potenciais nos ecossistemas complexos se perdem quando o sistema evolve ao equilíbrio. Assim, a dinâmica é dominada por poucas interações fortes ou retroalimentação dominante.
  13. 13. Fatores LimitantesO modelo é construído com a estrutura de interações ilustrada ao lado (incluso as flechas quebradas), que após evolve dinamicamente ao equilíbrio.. Ao aproximar equilíbrio do sistema, as flechas quebradas chegam a ser efetivamente zero de modo que o sistema termina com a estrutura efetiva ao lado direito.
  14. 14. Fatores LimitantesGuildas Limitantes. Um fator limitante pode consistir de um grupo, ou “guilda” de espécies similares ou co-atuantes. Por exemplo, os pulgões podem ser limitados por um grupo de insetos predadores (Morris 1992)..
  15. 15. Fatores LimitantesHierarquias limitantes. Grupos de fatores podem atuar numa maneira hierarquia na regulação da densidade populacional. Por exemplo, várias espécies de peixes são reguladas por predadores generalistas em densidades baixas. As mesmas podem ser reguladas por doenças se escapam dos predadores generalistas, ou pelo fome se nada as controla (Berryman et al. 1987).
  16. 16. AMPLITUDE DE TOLERÂNCIATodas as espécies têm uma amplitude de tolerância dentro do qual são capazes de lidar com as condições que experimentam.A amplitude de tolerância fica dentro do organismo, e é a capacidade do organismo sobreviver os extremos de fatores limitantes diferentes
  17. 17. Espécies EuritópicasAlgumas espécies têm uma amplitude grande de tolerância ampla (espécies euritópicas ou tolerantes ecologicamente) e se distribuem em vários habitats e localidades (ou seja têm amplitudes geográficas mas amplas)
  18. 18. Espécies StenotópicasAlgumas espécies têm amplitudes restritas de tolerância (espécies stenotópicas ou não tolerantes ecologicamente) e não têm distribuições amplas e tendem a ter amplitudes geográficas muito limitadas.Por exemplo, o crustáceo amfipodo (Gammarus spp) e sua tolerância variável a salinidade.
  19. 19. Temperatura da Água: Tolerância das Espécies Tambaqui (Colossoma macropomum) – 23-34°C com 18°C letal Surubim (Pseudoplatystoma sp.) – 21-36°C com 9°C letal As vezes calculada como a temperatura semanal máxima – Que informa da temperatura máxima alcançada durante uma semana.Leitura: Luciano de Oliveira Garcia; Carlos Eduardo Copatti; FlávioWachholz; Waterloo Pereira Filho; Bernardo Baldisserotto . Freshwatertemperature in the state of Rio Grande do Sul, Southern Brazil, and itsimplication for fish culture Neotrop. ichthyol. 6 (2): 275-281, 2008
  20. 20. Níveis de Oxigênio DissolvidoCondições de hipóxia – níveis baixas de oxigênioPeixe de água fria (truta Oncorhynchus mykiss) – 6-9 miligramas por mililitro (mg/ml)Peixe de água quente (Piraputanga Brycon hilarii) – 3-6 miligramas por mililitro (mg/ml)Alguns peixe como tilapia, Oreochromis aureus, podem tolerar condições extremes de hipóxia (<1 mg/ml)
  21. 21. Amplitude de Tolerância Zona Zona Zona Zona Zona De Ótima De De DeNúmero de indivíduos stress intolerância stress intolerância baixo Fator ambiental Alto
  22. 22. Amplitude da Tolerância Limite inferior Limite superior da tolerância da tolerância Nenhum Poucos Poucos Nenhum indivíduo indivíduos Abundancia de indivíduos indivíduos indivíduoTamanho Populacional Zona da Zona de Amplitude ótima Zona de Zona da intolerância Stress Stress intolerância fisiológico fisiológico Baixa Temperatura Alta
  23. 23. Amplitude de TolerânciaA distribuição de cangurus sugerem um fator abiótico (precipitação) tem muito influencia, mas tal vez as populações também experimentam indiretamente os fatores bióticos como competidores, predadores, disponibilidade de alimento e parasitas. Os ecólogos precisam considerar fatores múltiplos para explicar os padrões de abundancia e distribuição.
  24. 24. Distribuições de Cangurus e o ClimaCaughley documentou uma relação intima entre o clima e a distribuição dos três maiores cangurus na Austrália. – Macropus giganteus - Ocupa a 1/3 oriental do continente. – Macropus fuliginosus - Regiões sul e oeste. – Macropus rufus – Interior árido e semi-árido.
  25. 25. Distribuições de Cangurus e oClima
  26. 26. Distribuições de Cangurus e o ClimaAs distribuições restritas podem não ser determinadas pelo clima. – O clima freqüentemente influencia as distribuições das espécies por meio de: Produção de alimentos Oferta de água Habitat Incidência de parasitas, doenças e competidores.
  27. 27. Besouros de Clima FrioCicindela longilabris vive em elevações e latitudes superiores a maioria das outras espécies do gênero. – Schultz et. al. encontraram que as taxas metabólicas de C. longilabris são maiores e que as temperaturas preferidas são menores do que encontradas em outras espécies. Apóia hipótese do que o ambiente físico limita a distribuição da espécie.
  28. 28. Besouros de Clima Frio No norte, vive nas Florestas boreaisNo sul é restrita as florestas de elevaçõeselevadas
  29. 29. Gradientes AmbientaisCada fator pode ser considerado disposto num gradiente ambiental que varia entre extremos (gradientes de temperatura, salinidade, luz, nitrogênio, oxigênio, pressão, profundidade e outros.)Os gradientes existem em todos os ambientes e afeita todos os organismos (geralmente de formas diferentes).
  30. 30. Gradientes AmbientaisCada espécie pode funcionar com mais eficiência dentro de uma parte limitada de cada gradiente, conhecida como a amplitude ótima dentro do gradiente. Dentro da amplitude ótima, a espécie pode funcionar otimamente e manter populações grandes.Próximo aos extremos do gradiente as espécies sofrem de stress fisiológico e, apesar de poder sobreviver, somente pode manter populações pequenas.
  31. 31. Gradientes AmbientaisOs gradientes tem limites superiores e inferiores, ou os limites de tolerância de uma espécie ao fator ambiental. Alem desses limites a espécie não sobrevive ou sobrevive somente temporariamente.
  32. 32. Gradientes Ambientais Concentração de sal (%) do corpo Amplitude letalConcentração de sal (%) da água
  33. 33. Gradientes AmbientaisUma espécie pode não atingir seu potencial pleno em termos de amplitude geográfica e abundancia, devido a competição inter-específica, ou quando as condições de stress fisiológico não permite sua ação competitiva resultando em populações baixas ou sua extinção
  34. 34. Gradientes Ambientais 5 espécies de plantas anuais: germinação versus temperatura e os efeitos da competição
  35. 35. Gradientes AmbientaisPeter Dye- – pastagens da África.Variação da precipitação resulta na mudança do pasto dominante
  36. 36. Gradientes Ambientais Dados empíricos das distribuições de espécies de árvores num gradiente ambiental:Abundância da espécie (% do total) Sierra Nevada Elevação (m)
  37. 37. Abundância Vegetal ao largo de Gradientes de UmidadeWhittaker examinou as distribuições de plantas lenhosas ao largo de gradientes de umidade. – Documentou um gradiente de umidade nas montanhas, sendo mais seco em alturas maiores. As espécies de árvores demonstram distribuições agregadas ao largo de gradientes de umidade e com densidades menores nas bordas da distribuição.
  38. 38. Abundância Vegetal ao largo de Gradientes de Umidade
  39. 39. Distribuições de Plantas ao longo de um Gradiente de Umidade e TemperaturaAs distribuições das espécies de Encelia correspondem as variações de temperatura e precipitação
  40. 40. Distribuições no espaço e tempo Dados empíricos de Resposta da vegetação a Aquecimento climático pós-glacial um gradiente ambiental temporal: * As espécies respondem individualmente a mudança climática, e não como comunidades = seleção natural 40Overpeck et al. 1992. Geology 20:1071-1074
  41. 41. Gradientes AmbientaisO ambiente de qualquer espécie consiste de interações muito complexas de vários fatores bióticos e abióticos que determinam sua amplitude geográfica e abundancia.As populações somente podem viver nas áreas onde as partes favoráveis dos gradientes ambientais sobrepõem – Pode ser um “hotspot da biodiversidade” se a sobreposição dos gradientes ambientais de várias espécies ocorre.
  42. 42. Gradientes AmbientaisExemplo do aparelho de preferências para controlar gradientes de temperatura, umidade, e luz for porquinhos (Isopoda).
  43. 43. Biogeografia AplicadaO objetivo da ecologia aplicada e da biogeografia aplicada é entender as amplitudes de tolerância das espécies (e as variedades genéticas) e como os fatores limitantes afeita a saúde e a capacidade de sobreviver e reproduzir num ambiente
  44. 44. Explicando uma Ausência Uma espécie não ocorre porque: 1) Não pode chegar ali 2) Não quer (seleção de habitat) 3) As condições físicas ou químicas não são apropriadas 4) Outras espécies na área proíbem seu estabelecimento (competição, predação, parasitismo) ou a ausência de uma espécie chave (alimento, mutualista) 5) Azar 6) Dinâmica de meta-populações
  45. 45. Espécie ausenteDevido a Dispersão Área não acessível Ou sem tempo suficiente Sim Seleção de Sim Habitat Não Comportamento Não Fatores bióticosExplicando uma Ausência
  46. 46. Predação, Sim Parasitismo.Fatores Competição, bióticos Doença meta- Não popualão Fatores Fatores químicas abióticos Fatores físicosExplicando uma Ausência
  47. 47. ReferenciasBerryman, A. A., N. C. Stenseth e A. S. Isaev. 1987. Natural regulation of herbivorous forest insect populations. Oecologia 71: 174- 184.Blackman, F. F. 1905. Optima and limiting factors. Annals of Botany 19: 281-295.Liebig, J. 1840. Chemistry and its application to agriculture and physiology. Taylor and Walton, London
  48. 48. ReferenciasMichalski, J e R. Arditi. 1994. Food web structure at equilibrium and far from it: is it the same? Proceedings of the Royal Society of London B, 259: 217-222.Paine, R. T. 1980. Food webs: linkage, interaction strength and community infrastructure. Journal of Animal Ecology 49: 667-685.Paine, R. T. 1992. Food-web analysis through field measurement of per-capita interaction strength. Nature 355: 73-75.Morris, W. F. 1992. The effects of natural enemies, competition, and host plant water availability on an aphid population, Oecologia 90: 359-365. 1987).

×