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Nicho aula

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Nicho ecológico abreviado

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Nicho aula

  1. 1. Ecologia de Populações Nicho Ecológico Prof. Dr. Harold Gordon Fowler popecologia@hotmail.com
  2. 2. O espaço de um organismo em seu ambienteNicho O habitat do organismo + seu papel+ os limites de tolerância a todos os fatores limitantesO nicho de uma espécie consiste de: Seu papel no ecossistema (herbívora, carnívora, produtor, ...) Seus limites de tolerância (solo, pH, umidade) Seus requerimentos para abrigo, locais de nidificação, e outras, todos que variam no tempo
  3. 3. Cada organismo tem um nicho, oufunção no ecossistema. Uma minhocatem um nicho que incluía várias atividadesque melhoram o solo. Nicho Traz minerais a Ajuda a penetração Superfície do solo do ar e água no solo Carrega matéria vegetal morta abaixo do solo
  4. 4. Nicho EcológicoO nicho ecológico não é uma noção da ecologia quantitativa de populações ainda que existem tentativas de sua definição quantitativa.Existem várias definições do nicho ecológico. Grinnell (1917) definiu o nicho como todos os locais onde um indivíduo de uma espécie pode viver (ou onde as condições permitem sua sobrevivência).
  5. 5. Nicho Ecológico Grinnell 1917 “The niche relationships of the California thrasher” – Sub-divisão do ambiente que atenda as necessidades da espécie: Tolerâncias fisiológicas, como a temperatura, umidade alimentação Interações inter-específicas– “nenhuma de duas espécies de aves ou mamíferos ocuparão precisamente o mesmo nicho”
  6. 6. Nicho EcológicoElton (1927) descreveu o nicho como a função realizada pela espécie na comunidade no qual está. A primeira definição enfatizou o ”endereço" da espécie e a segunda definição enfatizou a "profissão" (Miller 1967). – O papel funcional na rede alimentar e seu impacto sobre o ambiente (como o que come)
  7. 7. Nicho EcológicoHutchinson (1957) definhou o nicho como região (uma hiper-volume de n dimensões) num espaço multidimensional de fatores ambientais que atingem o bem estar de uma espécie.Essa definição é parecida a do Grinnell. Foi popular porque a escala de tolerância aos fatores ecológicos pode ser mensurada, não como a "profissão da espécie".
  8. 8. Nicho EcológicoHutchinson 1957 – Revolucionou o conceito do nicho ao torna-o uma unidade de quantificação que permite uma análise teórica explicita e previsão – Lembre: uma hiper-volume de n dimensões que engloba a amplitude das condições físicas e biológicas necessárias a uma espécie que permite manter uma população estável ou em crescimento
  9. 9. Nicho EcológicoO papel de uma população na comunidade – Dimensões de um nicho: Habitat e micro-habitat (espaço ocupado) Espectro de alimentos, nutrientes essenciais Requerimentos reprodutivos – Nutrição, locais de nidificação ou tocas Sazonalidade: Quando os recursos são requeridos e usados.
  10. 10. Tamanho do Nicho de uma EspécieO nicho de uma espécie é influenciado por vários variáveis Esses variáveis incluem a temperaturapreferida, a época do ano que reproduz, o que gosta comer, e onde encontra seu alimento A amplitude intera de oportunidades de recursos que um organismopotencialmente é capaz de ocupar dentro de um ecossistema é seu nicho fundamental
  11. 11. Os Nichos Ecológicos são MultidimensionaisNão são baseados somente em um recurso ou fator ambientalMas várias coisas afeita o nicho: – Recursos: Alimento, cobertura, espaço, locais de nidificação e outros… – Fatores ambientais (afeita a fisiologia e aptidão): temperatura., unidade, salinidade e outros.…. – Como representar essa complexidade?....
  12. 12. Nicho EcológicoHutchinson 1957 – Nicho fundamental = todos os aspectos da hiper- volume n-dimensional na ausência de outras espécies – Nicho realizado = a parte do nicho fundamental a qual a espécie fica restrita devido as interações inter-específicas Nicho Nicho fundamental realizado
  13. 13. Nicho EcológicoResultou na Teoria do Nicho Modelos teóricos que investigaram quanto e quanta similares as espécies co-existentes poderiam ser numa comunidade Inspirou estudos de campo para medir a amplitude do nicho, a sobreposição do nicho, e a assembléia do nicho, e outros.
  14. 14. O nicho tem uma forma de duas dimensões Espécie A O nicho é representado pela área de duas dimensões
  15. 15. O que é o nicho ecológico? Conjunto de condições dentro das quais um espécie pode sustiver uma população viável intensidade da luz Nicho ecológico Oba! multidimensional salinidade temperatura com tantas dimensões que correspondem as condições limitantes
  16. 16. Nicho Ecológico(1) a mensuração do volume do nicho é subjetivo(2) algumas dimensões importantes do nicho podem ser desconhecidas(3) os nichos mudam durante o ciclo de vida,(4) os nichos mudam de um local geográfico a outro.
  17. 17. Nichos Nicho fundamental Fator 2 Nicho realizado Fator 1Hutchinson (1957) definhou onicho como: “hiper-volume de ndimensões”n é o número de fatoresambientais importantes para asobrevivência e reprodução deuma espécie.
  18. 18. NichoNicho Fundamental – Todos os recursos que seriam disponíveis na ausência da competição. Fator 1 Fator 1 Sp. A Sp. B Fator 2 Fator 2
  19. 19. NichoNicho Realizado – Recursos realmente usados na presença de um competidor. – Nicho Realizado é a porção do nicho fundamental onde uma espécie pode viver, refletindo as interações, tais como a competição, que limita o número de condições ambientais viáveis
  20. 20. Nichos Fundamentais e RealizadosMueller-Dombois e Ellenberg (1974)Competidores restringem a espécie Z a sua curva de resposta ecológica (nicho realizado)Abundancia Espécie Z Fisiológico Ecológico Gradiente Ambiental
  21. 21. Nicho Fundamental S = sobrevivência G = crescimento R = reprodução O = ótimoPerformance Gradiente ambiental (temperatura)
  22. 22. O conceito do nicho e populações Nicho Fundamental R0 < 1.0 predação Fator IINicho Realizado R0 > 1.0 competição Fator I
  23. 23. Abundância da EspécieGradiente ambiental
  24. 24. Seis espécies de Solidago são encontradas juntas em campos. Freqüência de ocorrência missouriensis nemoralis canadensis speciosa graminifolia gigantea Umidade do solo (%)(Werner e Platt 1976)
  25. 25. Nicho HutchinsonoRedefinição de 1958. Dois variáveis ambientais podem produzir um espaço ambiental ou um espaço de nicho. Pode agregar outros fatores ambientais. Hiper-volume de n dimensões
  26. 26. Duas espécies podem viver no mesmo nicho?
  27. 27. Duas espécies podem viver no mesmo nicho?Observação: – Vários tipos de aves vivem na mesma espécie de árvore.Hipótese baseada na teoria de competição: – As aves usam partes diferentes das árvores.Experimento: – Nenhum experimento realizado, mas observações foram registradas para testar a hipótese.
  28. 28. Divisão de Recursos Entre as Espécies Muitas espécies ocupam somente uma porção de seu nicho fundamentalA parte do nicho fundamental que umaespécie ocupa é conhecida como o nicho realizado
  29. 29. Compartilhamento de RecursosAs espécies que coexistem diferem emalgum aspecto de seu estilo de vida(hiper-volume de n dimensões)MacArthur (1958)– Diferencias de forrageio de 5 espécies de aves– Compartilhamento de recursos ao se especializar nos estratos estruturais distintos na floresta
  30. 30. NichosCompartilhamento de recursos evita a competição;Os nichos realizados dividem os recursos entre várias espécies.
  31. 31. O nicho de uma espécie pode se contrair napresença de uma espécie competidora.Esse fenômeno resulta no compartilhamento derecursos (nicho) e a coexistência de espéciesfuncionalmente similares.O nicho mais estreito é o nicho realizado. O que acontece se a espécie competidora éretirada?
  32. 32. Estudos de Competição no CampoO nicho de uma espécie pode contrair na presença deuma espécie competidora.Esse fenômeno resulta no compartilhamento derecursos (nicho) e a coexistência de espéciesfuncionalmente similares.O nicho mais estreito que resulta da competição é onicho realizado.Quando a competidora dominante é removida, o nichoda espécie competidora inferior pode expandir pelasoltura competitiva.
  33. 33. Coexistência de EspéciesAlgumas espécies não podem coexistirAquelas espécies que coexistem demonstram diferencias inter- específicas do uso de recursosAinda as espécies que são similares ecologicamente se diferem de algum grau
  34. 34. Nicho EcológicoOs modelos prevêem que a co-existência de espécies depende de diferencias inter-específicos no uso de recursos = compartilhamento de recursos Nicho de espécie A“O conceito de nicho existe como uma das temas com mais confusão, e mais importante da ecologia,” Root (1967)
  35. 35. Interações de Espécies Fatores abióticos Acesso Interações Bióticas
  36. 36. Interações de Espécies Área Fatores abióticos apresentando as combinações apropriadas das condições bióticas e abióticas (= distribuição potencial ou nicho Distribuição fundamental) geográfica atual (condições bióticas e abióticas realizadas, Acesso a dispersores) Interações Bióticas Acesso
  37. 37. Nichos sobrepostosEspécie B Espécie C A competição inter-espécifica ocorre onde os nichos sobrepõem
  38. 38. Esse nicho não é suficientegrande para as duas espécies! Espécie D Espécie A A competição intensa resulta na exclusão competitiva Uma espécie precisa sumir
  39. 39. Nichos SeparadosEspécie A Espécie B Sem sobreposição dos nichos. Assim, a coexistência pode ocorrer
  40. 40. Interações: Impactos Modelo bio-climático da distribuição de Tsuga heterophylla: Por que Tsuga heterophylla não ocupa o Nicho nicho Realizado fundamental no interior?  competição  Tempo desde a Nicho dispersão (ainda em Fundamental expansão)Predicted distribution of western hemlock based on bioclimatic modeling. From Gavin and Hu, 2006. Journal of Biogeography 33,1384–1396.
  41. 41. Interações de Espécies não Importantes Nicho abiótico Interações Bióticas Acesso
  42. 42. A especialização evita a competição Espécie B Espécie CEvoluçãopela seleçãonatural paraformar nichosseparados Espécie B’ Espécie C’ Especialização em dois nichos separados
  43. 43. Efeitos sobre o nicho realizado de MutualismosNichofundamentalNichorealizadoA competição e a exploração Mutualismos podempodem reduzir o nicho aumentar o tamanhorealizado de uma espécie do nicho realizadocomparado a seu nicho comparado ao nichofundamental fundamental
  44. 44. Mudança Climática Nicho abiótico Interações Bióticas Acesso
  45. 45. Efeitos da Mudança Climática Nicho abiótico Acesso Interações Bióticas
  46. 46. Mudança Climática Nicho abiótico Interações Bióticas Acesso
  47. 47. Efeitos da Mudança Climática - acesso Nicho abiótico Acesso Interações Bióticas
  48. 48. Mudança Climática Nicho abiótico Acesso Interações Bióticas
  49. 49. Efeitos da Mudança Climática - interações Nicho abiótico Interações Bióticas Acesso
  50. 50. Escala Espacial da Análise Nicho abiótico Acesso Interações Bióticas
  51. 51. Escala Espacial da Análise - fina Nicho abiótico Acesso Interações Bióticas
  52. 52. Escala Espacial da Análise - grossa Nicho abiótico Acesso Interações Bióticas
  53. 53. Nicho de RegeneraçãoGrubb (1977)Outra forma que as espécies podem compartilhar o hiper- volume físico e biológicoAs diferencias de fenologia, timing da germinação, especialização de micro- locais
  54. 54. Invasão de Espécies Nicho abiótico Acesso Interações Bióticas
  55. 55. Invasão de Espécies Nicho abiótico Acesso Interações Bióticas
  56. 56. NichosAs espécies invasores excluem competitivament e as espécies nativas – Lava-pés – Kudzu – tiririca – Molusco Zebra
  57. 57. Exclusão Total A espécie A tem um nicho maior porque é mais generalista A espécie D tem um nicho menor e é mais especializada As especialistas, porem, têm tendência evitar a competição Por isso, aqui incorpora seu nicho pela espaço da Espécie A
  58. 58. O Princípio da Exclusão CompetitivaG.F. Gause (1934)Se duas espécies, com o mesmo nicho,coesistem no mesmo ecossistema, entãouma será excluida da comunidade devido acompetição intensaSe crê que a intensidade de competição eproporcional ao grau de sobreposição donicho.
  59. 59. Exclusão CompetitivaHardin (1960) – princípio da exclusão competitiva – Competidores completos (ou seja, aqueles que competem para EXACTAMENTE os mesmos recursos da mesma forma) NÃO podem coexistirPor isso, as espécies que coexistem precisam ser diferentes na utilização de recursos – Compartilhamento do nicho ou recursos, empacotamento de espécies
  60. 60. Exclusão Competitiva– Ao ser forçado competir, uma espécie elimina outra(s)
  61. 61. Exclusão CompetitivaMas o menos no mesmo tempo, o ecólogo eminente, Dr. Seuss, poeticamente descreveu o princípio da exclusão competitiva no livro, On Beyond Zebra!
  62. 62. Nicho Ecológico
  63. 63. Nicho Ecológico
  64. 64. Redefinição da Exclusão Competitiva“Espécies que são competidoras completas, ou seja com uma sobreposição completa dos nichos, não podem coexistir por muito tempo.”
  65. 65. Nicho– Regras de Assembleia (Diamond 1975) Tipo de Ordenamento de Espécies: padrões não aleatórios e repetidos na composição de comunidades locais Assembleia de comunidade determinística e baseada no nicho Fox 1987 – Mamíferos australianos: todos os grupos funcionais são representados por pelo menos uma espécie na comunidade antes do que qualquer grupo funcional contem 2 espécies, – Regra de Assembleia: “Existe uma probabilidade muito maior que cada espécie que entra uma comunidade serão escolhido de um grupo de espécies com dietas similares até que cada grupo está representado.” Fox e Brown 1993 – Roedores do deserto da América do Norte Estrutura de subconjunto aninhado (Patterson e Atmar 1986) – Perda previsível de espécies particulares com a queda de riqueza – Comunidades pobres em espécies são subconjuntos de comunidades ricas em espécies
  66. 66. Nicho– Regras de Assembléia Estrutura de sub-conjunto aninhado Exemplo: Kodric-Browne Brown 1993
  67. 67. Nicho– Regras de Assembléia Estrutura de um sub-conjunto aninhado – Exemplo: Kodric-Brown e Brown 1993
  68. 68. Nicho– Regras de Assembléia Estrutura de um sub-conjunto aninhado – Extinção é altamente previsível e é baseado no tamanho do córrego Refletia o tamanho populacional mínimo via’vel da espécie e Disponibilidade do nicho – Os grupos de peixes grupos de peixes têm nichos que não sobrepõem e organizadas hierarquicamente Evite a exclusão competitiva de um grupo Dentro de um grupo, há exclusão competitiva (espécies cripticas de cabeças duras) – Encontrada em vários grupos taxonômicos: aves, mamíferos, insetos, plantas, parasitas, etc. – Ferramenta de conservação para avaliar a vulnerabilidade de uma espécie a fragmentação do habitat
  69. 69. Duas hipóteses principais lidam da comoas espécies coexistem: equilíbrio e nãoequilíbrio.As espécies ficam em densidades nãovariantes por processos biológicos eecológicos? Ou as perturbaçõesexternas inibem que um equilíbrio sejaestabelecido.
  70. 70. O efeito da competição inter-específica:Como espécies relacionadas coexistem.Como os nichos tem arranjos reais.Existem dois fenômenos que sugerem quea competição inter-específica tem umpapel real na coexistência ou não dasespécies.
  71. 71. As espécies sãosimilares emtamanho e formado bico. Todassão insetivoras.
  72. 72. MacArthur demonstrou queas cinco espécies forrageimem locais diferentes dentrodas árvores. Não usam omesmo nicho.
  73. 73. Padrões da distribuição das espécies O estudo da distribuição de aves de Jared Diamond no arquipélago de Bismarck .Essa é evidencia forte que a distribuição deespécies nessas ilhas se deve, em parte, acompetição por via da exclusão competitiva.
  74. 74. Explicações de EquilíbrioO efeito da predação: A predação tem um papelimportante na organização decomunidades. Porém, o mecanismo peloqual a predação funciona inclua um papelfundamental da competição.
  75. 75. Um dos estudos clássicos do papelda predação sobre a diversidade Paine documentode espécies foi realizado por que a retirada daRobert Paine na zona inter-mareia estrela de marde um costão rochoso do Pacífico. Pisaster from experimental plots, species diversity was significantly lower. Somente 8 das 15 espécies não foram eliminadas pela predação de Pisaster .
  76. 76. Paine believed this was related to competition. In the absence of sea stars, the mussel Mytilus came to dominate the community and eliminated several species. Competitive exclusion by a few dominant species led to decreased community diversity.This phenomenon gave rise to the keystone predatorhypothesis. A keystone predator is one whose presence iscentral to the organization of the community.
  77. 77. Repartição de recursos:= Divisão de recursos por populações de espécies coexistentes de modo que – Os nichos das espécies coexistentes diferem por ≥ 1 fator significante – Exemplo, espécies simpatricas podem comer alimentos diferentes ou usar outros recursos de forma distinta.
  78. 78. Repartição de recursos: – reduz a competição entre espécies similares – As diferencias de fisiologia, de morfologia ou de comportamento que permitem a repartição de recursos são produtos da competição inter- específica. – *A melhor evidencia da repartição de recursos: Diferencias nas características dos indivíduos de sub- populações de ambientes competitivos diferentes.
  79. 79. As mudanças de nicho podem causar: – Deslocamento de caracteres- mudanças da morfologia, do comportamento ou da fisiologia de uma espécie devido a competição.
  80. 80. Exclusão CompetitivaKudzu
  81. 81. McArthur sugeriu a competição para explicar ospadrões de distribuição de avesFantasma da competição passada.Como as espécies coexistem? – Recursos diferentes de alimento, ou seja, especialização de dietaE as plantas? – Planta usualmente precisam dos mesmos recursos, água, nutrientes, luz. – E o fitoplâncton?
  82. 82. Como o fitoplâncton vive no mesmo local?Fitoplâncton – Poço comum de nutrientes – Freqüentemente com muitas espécies – Mesmo ambiente, como quantidade de luz e temperatura. – Em muitos corpos de água, os nutrientes são limitados.Razões? – Instabilidade ambiental – Sistema de não equilíbrio.
  83. 83. Nicho – Resumo Controles das distribuições:O papel ecológico de uma espécie é seu nicho  uma propriedade da espécieO nicho fundamental  locação potencial em gradientes ambientais– nicho potencial nicho realizado  localizações atuais nos gradientes, determinadas pelas interações entre os fatores bióticos e abióticosA competição interespecífica resulta na exclusão competitiva - sobreposição absoluta não pode existir na natureza
  84. 84. Córregos com somenteespécie A de Planaria Córregos com somente espécie B de PlanariaCórregos com ambasespécies de PlanariaQuais são os nichosfundamentais erealizados de cadaespécie?
  85. 85. Nicho Ecológico Fim do tópico

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