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Ecologia de Populações
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Abundância e Densidade
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Densidade

  1. 1. Ecologia de Populações Prof. Dr. Harold Gordon Fowler popecologia@hotmail.com Abundância e Densidade Populacional
  2. 2. Populações Os ecólogos geralmente definam uma população como um grupo de indivíduos da mesma espécies que vivem numa área específica. Caracterizada pela distribuição (tamanho, forma e localização da área, padrão espacial) Caracterizada pela abundancia (número de indivíduos, número de indivíduos por área = densidade). A determinação da distribuição e abundancia de populações é um problema focal para os ecólogos
  3. 3. População Padrão estática da população Cada população pode ser descrita pelos parâmetros estáticos de: Abundancia; (número total de indivíduos) Densidade; (número de indivíduos por unidade de área) Estrutura interna; (hierarquia, quem é quem, estrutura sexual (animais – monogamia, poligamia)
  4. 4. Acer rubrum Betula lenta Castanea sativa Fagus sylvaticus Magnolia acuminata Pinus strobus Quercus robur Tsuga heterophylla Padrão dinâmica Porcentagem de cada da população espécie
  5. 5. Padrão estática da população Tamanho populacional – o número total de indivíduos na população Fig. 50.2
  6. 6. Tamanho populacional Tamanho: número de indivíduos Padrão estática da população Simplesmente é o número de indivíduos na população num período de tempo.
  7. 7. Tamanho Populacional O número de organismos presentes num tempo particular = abundancia – Os números podem aumentar, decair, o ficar constante Padrão estática da população
  8. 8. TAMANHO POPULACIONAL Padrão estática da população número de indivíduos que ela contém; planos de gestão e conservação – entender a variação do tamanho; densidade: no de indivíduos / unidade de área multiplicado pela área total estima-se a população total
  9. 9. Densidade Populacional Padrão estática da população Densidade – o número de indivíduos por área ou volume
  10. 10. Densidade Populacional Padrão estática da população Porque uma população se define em termos de uma amplitude geográfica natural ou arbitraria, então a densidade populacional pode ser definida simplesmente pelo número de indivíduos por unidade de área Espécies distintas existem em densidades diferentes em seus ambientes, e a mesma espécie pode alcançar uma densidade em um ambiente e outra em outro ambiente As densidades populacionais podem ser determinadas em termos de alguma medida alem do tamanho populacional por unidade de área como biomassa populacional por unidade de área Podemos determinar um tamanho populacional médio [ou densidade] para várias espécies, o tamanho médio pode ter menos interesse do que a tendência anual dos números.
  11. 11. Padrão estática da população Densidade Populacional dos Estados Unidos
  12. 12. Densidade Populacional Padrão estática da população O número de indivíduos na população por unidade de área ou volume num período de tempo. – Para muitos organismos, é a densidade de uma população em vez de que seus números que afeita o organismo. – Pode ser difícil medir – Os indivíduos não ocupam todo o espaço da área
  13. 13. Densidade Populacional Padrão estática da população O número de indivíduos dentro de uma população por unidade de área num período de tempo – As densidades altas facilitam encontrar um par para cruzar, mas também aumentam a competição, e a vulnerabilidade a predação – As densidades baixas dificultam encontros de um par para cruzar, mas os indivíduos gozam de recursos e espaço sem limites
  14. 14. Padrão estática da população Densidade: Tamanho da população: (nº de indivíduos ou biomassa) em relação a uma unidade de espaço; -Densidade bruta: nº ou biomassa / unidade de espaço; -Densidade específica ou ecológica: números ou biomassa / unidade de espaço do habitat; -Abundância relativa: índice relativo ao tempo; -Frequência: índice relativo à ocorrência; -Valor de importância: densidade e freqüência combinadas;
  15. 15. Densidade Ecológica Padrão estática da população Número de indivíduos por unidade de habitat disponível Usada raramente Difícil determinar a porção da área que forma um habitat apropriado Parte do habitat apropriado pode não ser ocupada
  16. 16. Densidade Populacional Padrão estática da população Medida da população por unidade de área ou volume Formula: Dp= N E Densidade populacional = número de indivíduos ÷ unidade de espaço
  17. 17. Medindo a densidade Padrão estática da população métodos para medir a densidade: censo total, amostragem, marcação e recaptura, retirada e método sem área.
  18. 18. MEDINDO A DENSIDADE Padrão estática da população contar todos os indivíduos: pop. pequena, identificação única; plantas ou organismos sésseis: densidade local extrapolada para total; organismo se move mais rápido – outros métodos; Marcação e recaptura;
  19. 19. ESTRUTURA POPULACIONAL Padrão estática da população • Densidade e distribuição de indivíduos; • Proporções – classe etária; • Sistemas de acasalamento; • Variação genética; • Comportamento dinâmico: nascimentos, mortes e movimentos
  20. 20. Cientistas podem estudar populações durante anos
  21. 21. Flutuações extremos do tamanho populacional são mais comuns nos invertebrados do que em mamíferos grandes 730,000 Vento Pesca comercial (kg) de flutuando carangejos machos (log) 100,000 que leva os ovos ao mar Canibalismo 10,000 1950 1960 1970 1980 1990 Ano
  22. 22. Densidade Populacional As densidades variam muito entre grupos taxonômicos e entre populações – Devido aos efeitos da mobilidade e tamanho relativo ao pesquisador humano – Os animais pequenos geralmente são mais abundantes do que os animais grandes
  23. 23. Densidade da População Mundial
  24. 24. Densidade da População Mundial
  25. 25. Mapa Mundial da Densidade Populacional [wikipedia.org]
  26. 26. A Distribuição da População Global por Região, 2003 e 2050 Europa África Europa 7% 12% 14% África America 20% Do Norte 5% America Do Norte America 5% Latina Ásia e Ásia e 9% Oceania Oceania 59% America 60% Latina 9% População total em 2003: 6,3 bilhões População total em 2050: 9,3 bilhões
  27. 27. Densidade e Distribuição Populacional O Homem se distribui de forma heterogênea e vive em densidades diferentes regionalmente.
  28. 28. População por região Bilhões 5.3 3.9 2.0 0.9 0.7 0.8 0.6 0.5
  29. 29. Porcentagem da população por região Porcentagem
  30. 30. Densidade Dependente da entrada e saída – entrada: nascimentos, imigração; – saída: mortes, emigração
  31. 31. Amostragem Populacional Muitos fatores podem afeitar o tamanho populacional Competição Estrutura Dentro da Populacional espécie Entre as espécies Outras interações Predação, Eventos aleatórios Densidade Herbívora Demográficos, populacional outros genéticos Atributos do habitat Variação Ambiental Qualidade, Sucessão ou Anos bons, quantidade, Perturbação Anos ruins configuração conectividade
  32. 32. Perdix perdix em vários países Causas do declínio – Perda de ninhos (26%) – Mortalidade dos filhotes (29%  44%) – caça (7%) – Mortalidade do inverno (38%) Falta de alimento Potts (1986)
  33. 33. Densidade Definições básicas •DENSIDADE POPULACIONAL: Número de indivíduos por unidade de área ou volume. Varia de ordens de magnitude
  34. 34. Densidade Problema Existem 10,400 ratos que vivem num campo de 1000m x 1000m. Qual é a densidade da população? Resposta A área do campo e de 1,000,000 (m2). A densidade de ratos é 10,400 ratos/1,000,000m2=.0104/m2.
  35. 35. Densidade Densidade bruta - No. de indivíduos por unidade de área (sem referencia a variação na qualidade do habitat) Densidade ecológica - Número de indivíduos por unidade de área de habitat apropriado Abundância absoluta versus abundância relativa
  36. 36. Estimação do tamanho populacional Tamanho populacional (número de indivíduos) é a medida última de uma população: – Geralmente queremos saber quais fatores causam a mudança do tamanho e os processos que regulam o tamanho O tamanho populacional total tem dois componentes: – densidade, o número de indivíduos por unidade de área – área ocupada Densidade  área ocupada = tamanho populacional.
  37. 37. Outros unidades de medição de populações do Homem A densidade aritmético é a maneira mais comum de medir a densidade populacional, mas outros métodos foram desenvolvidos para proporcionar uma medida mais precisa da densidade populacional numa área particular. Densidade Aritmética: O número total de pessoas / área km². Densidade Fisiológica: A população total / a quantidade de terra cultivável. Densidade Agrícola: A população rural total / quantidade de terra agrícola. Densidade Residencial: O número de pessoas que vivem numa área urbana / a área da terra residencial. Densidade Urbana: O número de pessoas que vivem numa área urbana / a área urbana total Ótimo ecológico: A densidade da população que pode ser sustentada pelo recursos naturais da área.
  38. 38. População: Densidade e Abundancia – O número de indivíduos de uma espécie por unidade de área ou volume Como medimos o tamanho populacional? – Na maior parte dos casos, não é possível contar todos os indivíduos numa população – População números (e densidades) são estimados por indicadores indiretos, como o número de ninhos ou cavas
  39. 39. Dinâmica de animais no Serengeti
  40. 40. Mensurando a Densidade Densidade absoluta – Número de indivíduos por unidade de área Densidade relativa – Comparação de duas ou mais áreas para determinar qual tem mais
  41. 41. Determinando a Densidade Populacional: como os ecólogos contam? A densidade é estimada por amostragem Sub-amostragem: – Parcelas – Transectos – Marcação e recaptura (organismos moveis)
  42. 42. Determinando a Densidade Populacional: como os ecólogos contam? Contagem completa: contagem de cada indivíduo na população Amostragem da População: – Contagem de indivíduos em porções pequenas da área (como parcelas) e depois calcular a densidade – Marcação e recaptura – Índice de abundancia relativa (armadilhas)
  43. 43. Métodos de Amostragem Populacional Contagens Direitos – Armadilha – Parcela – Transeto – CPUE Marcação-Recaptura Sem área
  44. 44. Técnicas Amostragem dobro – Levantamentos por captura – Levantamentos por Videografia Amostragem por distancia – Transecto Linear – Parcela circular variável Captura –Marcação -Recaptura
  45. 45. Amostragem Populacional
  46. 46. Como estimar a densidade? Densidade absoluta Censo completo: contagem de cada indivíduo da população Um censo total pode ser possível: – Apropriado para populações pequenas nas quais os indivíduos podem ser marcados ou reconhecidos individualmente – Freqüentemente usado para espécies em risco de extinção, e em particular para organismos maiores como mamíferos e aves Outras técnicas podem ser necessárias para organismos moveis
  47. 47. Contando Indivíduos Censo completo: contagem de cada indivíduo da população Amostra da População: – contagem de indivíduos em partes pequenas da área (parcelas) e após calcular a densidade – marcação e recaptura – índice de abundância relativa (uso de armadilhas)
  48. 48. CONTAGEM DIREITO ARMADILHA Contagem de todos os indivíduos Estações que capturam ou na unidade amostral registram o passagem de Difícil quando os indivíduos são animais moveis abundantes (levantamentos – Armadilhas vivas ou aéreos de jacarés) pegajosas, redes, câmara Pode subestimar se alguns automática indivíduos são crípticos – Armadilhas com isca, Pode superestimar se os mesmos precisa conhecer a área indivíduos são contados mais de atração da isca de uma vez
  49. 49. Contagem de Indivíduos
  50. 50. Determinando a Densidade Populacional: como os ecólogos contam? Contagem de todos os indivíduos – Funciona para populações pequenas de organismos grandes ou lentos Orcas em Oregon 200-300 em registros históricos 71 em 1973 99 em 1995 88 em 2008
  51. 51. Determinando a Densidade Populacional: como os ecólogos contam? Contagem de todos os indivíduos Sub-amostragem: – Transectos – Parcelas
  52. 52. Censos Totais Para as espécies sésseis, a densidade local pode ser determinada por parcelas, e depois extrapolada a área total ocupada. – 9 cupinzeiros em cerrado queimado, 6 cupinzeiros em cerrado não queimado – 1 sauveiro em cerrado queimado, 18 sauveiros em cerrado não queimado – Densidade por ha é o número em 300m2 * 33.3 300 cupinzeiros/ha em cerrado queimado, 200/ha em cerrado não queimado 33.3 sauveiros/ha em cerrado queimado, 600/ha em cerrado não queimado – Premissa é que a área restante é igual a área amostrada
  53. 53. Determinando o Tamanho da População Contagens diretas são mais precisas mas geralmente impossíveis fazerem Podemos amostrar uma área e depois extrapolar
  54. 54. Censos Presume p = 1.00 ou N (parâmetro) = C (estatística) Aplicação restrita a áreas de amostragem pequenas O censo no Brasil é lei – A amostragem estatística é ilegal!
  55. 55. Amostragem por Retirada O modelo de retirada: dN/dt = -aN, onde a é a taxa de retirada. A solução dessa equação diferencial é N = Noexp(-at), onde No é a população inicial O número de indivíduos capturados por unidade de tempo é igual a A(t) = aNoexp(-at) Os parâmetros a e No podem ser estimados usando a regressão não linear.
  56. 56. Amostragem por Retirada Pielou (p. 127) usou um método diferente na estimação dos parâmetros baseada na análise dos dois primeiros intervalos de tempo só. . Por exemplo, se as capturas nos dois primeiros intervalos de tempo foram 29 e 18 indivíduos, então a = (29-18)/29 = 0.38. Esse modelo pode ser gerado sob a premissa de recrutamento de indivíduos (emergência de insetos adultos).
  57. 57. Referencias Buckland, S.T., Anderson, D.R., Burnham, K.P. e Laake, J.L. 1993. Distance Sampling: Estimating Abundance of Biological Populations. Chapman and Hall, London, reprinted 1999 by RUWPA, University of St. Andrews, Scotland. 446pp. Caughley, G. 1974. Bias in aerial survey. J. Wildl. Manage. 38:921-933. Caughley, G. 1977. Sampling in aerial survey. J. Wildl. Manage. 41:605- 615. Elzinga, C.L., D.W. Salzer, J.W. Willoughby, e J.P. Gibbs. 2002. Monitoring plant and animal populations. Blackwell Science, Malden, NY. Hayek, L.-A. C., e M. A. Buzas. 1997. Surveying Natural Populations. Columbia University Press, New York. Henderson,P.A. 2003. Practical Methods in Ecology Blackwell, Oxford. Hilborn, R., e M. Mangel. 1997. The Ecological Detective: Confronting Models with Data. Princeton University Press, Princeton, NJ. McCallum, H. 2000. Population Parameters: Estimation for Ecological Models. Blackwell, Oxford.
  58. 58. Referencias Krebs, C. J. 1989. Ecological methodology. Harper e Row, Publ., New York. 654pp. National Park Service (NPS). 2000. Glacier Bay National Park and Preserve: Humpback Whales. New, T. R. 1998. Invertebrate Surveys for Conservation. Oxford University Press, Oxford. Schmitt, R. J., e C. W. Osenberg, eds. 1996. Detecting Ecological Impacts: Concepts and Applications in Coastal Habitats. Academic Press, San Diego. Sutherland, W. J., ed. 1996. Ecological Census Techniques: A Handbook. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Thompson, W. L., G. C. White, e C. Gowan. 1998. Monitoring Vertebrate Populations. Academic Press, San Diego. Young, L. J., e J. H. Young. 1998. Statistical Ecology: A Population Perspective. Kluwer Academic Publishers, Boston.
  59. 59. Estimativas Populacionais Perguntas Que tipos de populações e situações são apropriados para cada método? Em quais condições esses modelos não devem ser aplicados? Quais requisitos de cada método e como esses influenciem o desenho e métodos de estudos de campo? Distinguir as premissas dos métodos de marcação e recaptura e de capturas por esforço Quais são os benefícios e falhas de índices de densidade, censos totais, transetos lineares e métodos de marcação e recaptura? Quais são as premissas de cada método?

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