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Fatores e processos

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Fatores e Processos populacionais

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Fatores e processos

  1. 1. Ecologia de Populações popecologia@hotmail.com
  2. 2. Sistema PopulacionalSistemas populacionais (ou umsistema vital) é uma população comseu ambiente efetivo.O termo ”sistema vital" foiintroduzido por Clark et al. (1967).Berryman (1981) sugeriu outro termo”sistema populacional" que ficamelhor.
  3. 3. Sistema Populacional Os Componentes PrincipaisA população. Indivíduos na população podem serdivididos em grupos por idade, estágio, sexo, eoutras características.Recursos:, abrigo, ninhos, espaço, etc.Inimigos: predadores, parasitas, doenças, etc.Ambiente: ar (água, solo) temperatura,composição; variabilidade desses em tempo eespaço.
  4. 4. Sistema Populacional Estrutura temporal e espacialEstrutura Temporal Estrutura EspacialCiclos diurnos Distribuição espacialCiclos sazonais Estrutura de HabitatCiclos de largo Meta-populaçõesprazo
  5. 5. Sistema Populacional DinâmicaConceito de fator-efeito: Fatores ambientaispodem afetar a densidade populacional.Quando os fatores mudam, então muda adensidade populacional.Vantagem: Explicação causal de mudançapopulacionalDesvantagem: Útil para efeitos instantâneosmas confunde se o efeito também é umfator que causa outra coisa, ou se há temposde retorno no efeito.
  6. 6. Sistema Populacional DinâmicaConceito Fator-Processo: Os fatores ambientaisnão afeitam diretamente a densidadepopulacional,mas afeitam a taxa de váriosprocessos ecológicos (mortalidade, reprodução, eoutros.) que ultimamente resultam numa mudançada densidade populacional. Os processos podemmodificar o valor dos fatores; assim,retroalimentação é possível.Vantagem: Pode lidar interações dinâmicascomplexas entre os componentes dos sistemaspopulacionais.
  7. 7. Sistema Populacional DinâmicaNas décadas 1950-1960 houve grandedebate sobre a regulação de populações. .Andrewartha e Birch (1954) usou osconceitos de fator e efeitos masNicholson (1957) usou o conceito de fatore processo.
  8. 8. Sistema Populacional DinâmicaO conceito de fator e processo funcionabem na ecologia de populações como emqualquer sistema dinâmica. Forrester(1961) formalizou o conceito de fator-processo e o aplicou a dinâmica industrial.Essa formulação ficou popular na ecologiaonde é frementemente usado emmodelagem.
  9. 9. Sistema Populacional DinâmicaForrester usou uma analogia de cano-tanque. Osistema se constitua de um conjunto de tanquesconectados por canos com suspiros que podem regularo "fluxo" do liquido de um tanque a outro. O fluxo do"liquido" entre tanques é o ”fluxo material". Porém,existe também um ”fluxo de informação" que regulaos suspiros. Os suspiros são os processes; e aquantidade do liquido num tanque é um variável ou umfator porque pode afeitar processos por meio do fluxode informação.
  10. 10. Sistema PopulacionalDinâmica Fluxo de material Processo de Fluxo de material Temperatura Variável (Fator)Reprodução Desenvolvimento Desenvolvimento Ovos Larvas Pupas Adultos Morte Morte Morte Morte
  11. 11. Sistema Populacional DinâmicaOs diagramas de Forrester podem ser convertidos emmodelos de equações diferenciais, com cada processosendo um termo que determina a dinâmica do variável.
  12. 12. Sistema PopulacionalO numero de larvas afeitado por 3 processos: odesenvolvimento de ovos ED(T), o desenvolvimentode larvas LD(T), e a mortalidade de larvas LM(N).As taxas de desenvolvimento de ovos e larvas sãofunções da temperatura T; mas a mortalidadelarval é uma função do número de larvas N.. Temperatura Reprodução Desenvolvimento Desenvolvimento Ovos Larvas Pupas Adultos Morte Morte Morte Morte
  13. 13. Sistema Populacional DinâmicaA dinâmica larval é: dN/dt = ED(T) - LD(T) - LM(N) ED(T) é positivo porque o desenvolvimento de ovos aumenta o número de larvas. LD(T) e LM(N) são negativos porque o desenvolvimento larval e mortalidade reduz o número de larvas
  14. 14. Sistema Populacional LimitaçõesDiferencias entre fluxos materiais e de informação nãosão claras porque não existe transferência deinformação sem matéria.Produção de ovos ou sementes constituem fluxos dematéria e informação.
  15. 15. Sistema Populacional LimitaçõesSomente um tipo de processo é considerado no qual o"fluido" vai de um tanque para outro. Funciona paraindivíduos que mudam de estágio.É impossível usar quando os processos envolvem dois oumais participantes. Se um parasita entra a hospedeiraé impossível ter um ”cano" que começa de dois"tanques": hospedeira e parasita, e termina no"tanque" de ”hospedeira parasitada".
  16. 16. Sistema Populacional LimitaçõesPode lidar somente com um nível de processos. Éimportante considerar os processes em dois níveisespaciais, como a dinâmica de insetos herbívoros podeser considerado respeito a planta hospedeira e dentrea população de plantas hospedeiras
  17. 17. Sistema Populacional Fatores e ProcessosDinâmica de um sistema visto como sequencia deestados, abstrações mais útil para entender adinâmica. Os sistemas contem componentes, e o estadopode ser representado como uma combinação dosestados de todos os componentes. O estado de umsistema predador-presa pode se caracterizar peladensidade de presa (componente 1) e densidade depredadores (componente 2).O estado do sistema como um ponto em espaço de 2dimensões com coordenados que correspondem aoscomponentes do sistema: espaço de fase
  18. 18. Sistema Populacional Fatores e ProcessosOs componentes do sistema são fatoresporque influenciem a dinâmica do sistema. Oestado do componente é o valor do fator. Osfatores podem ter tantos detalhes comonecessários para entender a dinâmica dosistema.
  19. 19. Sistema Populacional Fatores e ProcessosExemplo de fatores :Clima como conjunto de fatores: temperatura,precipitação e outros. Cada fator tem valornumérico.
  20. 20. Sistema Populacional Fatores e ProcessosExemplo de fatoresInimigos naturais e vários recursos podem serconsiderados como fatores adicionais. Aabundância de predadores, parasitas, oualimento são os valores desses fatores.
  21. 21. Sistema Populacional Fatores e ProcessosExemplo de fatoresEm populações estruturadas por idade, cadaclasse de idade é um fator e seu valor é iguala densidade dos indivíduos dessa classe.
  22. 22. Sistema Populacional Fatores e ProcessosExemplo de fatoresNos modelos simples, como logístico ouexponencial, existe somente um fator(=componente): a mesma população. Seuvalor é a densidade populacional.
  23. 23. Sistema Populacional Fatores e ProcessosExemplo de fatoresOs fatores podem ter estrutura hierarquiza.Se a população ocupa várias manchas noespaço, todos os fatores (densidadepopulacional, densidade de inimigos naturais,recursos) são específicos a mancha.
  24. 24. Sistema Populacional Fatores e ProcessosExemplo de fatoresMudança detectada no sistema populacional éum evento, que se classifica referente aoscomponentes envolvidos. O processo se definecomo uma classe de eventos idênticos. A taxade um processo pode ser medida pelo númerode eventos que ocorrem no sistema por unidadede tempo. A taxa específica do processo é onúmero de eventos por tempo por individuo
  25. 25. Sistema Populacional Fatores e ProcessosExemplo de processosUm nascimento é um evento. A taxa denascimentos é o número de nascimentos porunidade temporal. A taxa específica denatalidade (= taxa de reprodução) é a taxa denatalidade por fêmea .
  26. 26. Sistema Populacional Fatores e ProcessosExemplo de processosA morte é um evento. A mortalidade especificaao estagio de uma causa específica, comopredação, é um processo. A taxa demortalidade é o número de mortes porintervalo temporal. A taxa específica damortalidade e o número de mortes por tempopor indivíduo.
  27. 27. Sistema Populacional Fatores e ProcessosExemplo de processosCrescimento, desenvolvimento, alimentação,dispersão, e outros também são exemplos deprocessos..
  28. 28. Sistema Populacional Fatores e ProcessosInterações Valores de Taxas dos Fatores processos Densidade Taxa reprodutiva populacional Taxa de Estrutura etária desenvolvimento Razão sexual Taxa de crescimento Dispersão Taxa de dispersão Distribuição espacial Taxa de alimentação Densidade de Mortalidade devido a predadores predaçao Abundancia de Mortalidade devido a alimento competição
  29. 29. Sistema Populacional Fatores e ProcessosInterações Processos Valores de Fatores Reprodução Desenvolvimento Densidade populacional Crescimento Estrutura etária Dispersão Razão sexual Alimentação Dispersão Distribuição espacial Predação Densidade de Competição predadores Abundancia de alimento
  30. 30. Sistema Populacional Fatores e ProcessosInterações Um processo pode sofrer a influencia de vários fatores. A mortalidade causada pela predação pode depender da densidade da presa ou predador, o número de refúgios, temperatura, e outros (se muda a atividade do indivíduo).
  31. 31. Sistema Populacional Fatores e ProcessosInterações O valor de um fator pode mudar devido a processos múltiplos. O número de indivíduos de um estágio muda devido ao desenvolvimento (entrando e saindo desse estágio), dispersão, e mortalidade devido ao predação, parasitismo, e doenças.
  32. 32. Sistema Populacional Fatores e Processos InteraçõesExiste uma correspondência entre fatores eprocessos. Tabelas de vida demonstram a taxados vários processos de mortalidade, mas nãodemonstram o efeito dos fatores sobre essesprocessos.
  33. 33. Sistema Populacional Fatores e Processos InteraçõesO parasitismo pode depender doclima; e uma infecção por vírus pelaquímica da planta. Tabelas de vidanão mostram o efeito de clima ou aquímica da planta hospedeira.
  34. 34. Redes de PetriPetri (1962) desenvolveu modelo universalde fator-processo. Criou classe de redes(redes de Petri) com dois tipos decomponentes: posições (fatores) etransições recurso Alimentação e posição Entrada de crescimento recurso transição círculo morte reprodução
  35. 35. Redes de PetriA dinâmica caracterizada pela sequencia de”disparos” de transição. Se são retirados círculosverdes de posições que têm flechas saindo dessaspara posições a transição sob consideração. recurso Alimentação e posição Entrada de crescimento recurso transição círculo morte reprodução
  36. 36. Redes de PetriSe mais de uma flecha sai de posição atransição, o número de círculos verdesretirados da posição é igual ao número deflechas. recurso Alimentação e Entrada de crescimento posição recurso transição círculo morte reprodução
  37. 37. Redes de PetriNovos círculos verdes se colocam em posiçõesindicadas pelas flechas que originam da transição.O número de círculos verdes colocados correspondeao número de flechas.. recurso Alimentação e posição Entrada de crescimento recurso transição círculo morte reprodução
  38. 38. Redes de PetriAo disparar a transição t1, 1 círculo verdeé retirado da posição p1, 1 círculo verde éretirado da posição p2, e 1 círculo verde seadiciona a posição p3. recurso Alimentação e posição Entrada de crescimento recurso transição círculo morte reprodução
  39. 39. Redes de PetriAo disparar a transição t2, 1 círculo verde éretirado dais posição p3, e 1 círculo verde éadicionado a posição p2. Transição t1 pode serinterpretada como alimentação e crescimento,transição t2 as reprodução. recurso Entrada de Alimentação e posição recurso crescimento transição círculo morte reprodução
  40. 40. Redes de PetriExemplo de uma população comreprodução sexual recurso copula reprodução Crescimento e alimentação
  41. 41. Redes de PetriA taxa dos processos não é definidana rede, e precisa ser especificadaseparadamente. A taxa de reaçõesquímicas geralmente é definida pelalei de ação de massa, usada em muitomodelos de ecologia de populações(crescimento exponencial , Lotka eVolterra.). Na ecologia existemsituações que essa lei não funciona.
  42. 42. Redes de PetriEquações diferencias da rede de Petri: Escreva parte esquerda das equações diferencialpara cada posição i: dxi/dt= Para cada processo (transição) t: Estime a taxa de processo Vt = ktxi xj ...onde kt é um constante e xi, xj são o número decírculos verdes na posição inicial i, j,... Desseprocesso. Resta Vt de dxi/dt para cada posição inicial i Adiciona Vt a dxi/dt para cada posição final i.
  43. 43. Redes de PetriTaxas dos processos 1 e 2:
  44. 44. Redes de PetriTaxas dos processos 1 e 2:Taxas de mudança no número de círculosverdes:
  45. 45. Perguntas?

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