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Níveis de organização

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Ecologia de Populações


         Prof. Dr. Harold Gordon Fowler
                  pecologia@hotmail.com

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A Ciências da Biologia e
             Ecologia
A biologia e a ecologia
estudam a vida.
Os biólogos e ecólogos
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Níveis de organização

  1. 1. Ecologia de Populações Prof. Dr. Harold Gordon Fowler pecologia@hotmail.com
  2. 2. A Ciências da Biologia e Ecologia A biologia e a ecologia estudam a vida. Os biólogos e ecólogos tentem entender: – A origem da diversidade da vida. – Como os organismos realizam os processos básicos da vida. – Como os organismos são capazes de habitar ambientes distintos.
  3. 3. A Biologia e Ecologia são multidimensionais Célula Tecido Esse arranjo é um exemplo de qual Órgão dimensão? Sistema de Órgãos Níveis de Organização Organismo Quais campos de biologia estão em População Comunidade cada extremo? Ecossistema Bioquímica e Biofísica
  4. 4. Complexidade e Organização Hierárquica Novas características podem aparecer em qualquer nível de organização – propriedades emergentes. As propriedades emergentes dependem das características dos níveis hierárquicos inferiores – em parte. – O desenvolvimento da fala precisa da audição. – Mas, várias idiomas diferentes evoluíram.
  5. 5. Os níveis da hierarquia da vida A vida ocorre em níveis: Do átomo até a molécula até a célula até os tecidos até aos –órgãos até o organismo…
  6. 6. Os níveis da hierarquia da vida … e do organismo até a população até a comunidade até o ecossistema até a biosfera. A ecologia lida com esses níveis, do organismo até a biosfera. Figure 5.7
  7. 7. Escalas da Organização Ecológica Biosfera Ecossistema Comunidade População Organismo
  8. 8. Níveis de Organização sub-organismo organismo inteiro população comunidade ecossistema paisagem
  9. 9. Níveis ecológicos numa recife de corais Organismo População Comunidade Ecossistema
  10. 10. HIERARQUIA DOS NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO Níveis de organização
  11. 11. Níveis de Organização sub-organismo organismo inteiro população comunidade ecossistema paisagem
  12. 12. Sistema de órgãos: ramo com brotas, pecíolos, folhas http://oregonstate.edu/dept/ldplants/images/acru6.jpg
  13. 13. Órgão: uma folha pecíolo http://canada.culminis.com/canada/Silver%20Maple%20Leaf.JPG
  14. 14. Tecidos: epiderme, mesófilos, xilema, floema epiderme janela, lente Mesófila paliçada http://gecko.gc.maricopa.edu/~lsola/Leaf/Leafxs.jpg fotossíntese xilema water and mineral intake floema Exportação de açúcares e ácidos aminos mesófila esponjosa Esfriamento evaporativo (fotossínteses) epiderme Regula perda de água e troca de gases
  15. 15. Célula: a mesófila protoplasma Membrana celular importação/ exportação cloroplasto fotossíntese núcleo vacúolo transcrição Processamento de replicação tóxicos citosol Fermentação http://www.botany.wisc.edu/images/mesophyll-protoplast_lg.jpg
  16. 16. Organelles: reticulo endoplasmático transporte interno http://www.tmd.ac.jp/artsci/biol/textbook/nucleus.gif núcleo transcrição, replicação DNA granulo de zimogênio rmazen enzimas e proteínas mitocôndria respiração
  17. 17. Macromolecular: DNA Açúcar ribosa (verde branco) fosfato (amarelo vermelho) http://sbchem.sunysb.edu/msl/dna.gif Bases nitrogenadas (azul verde branco vermelho)
  18. 18. Níveis de organização Biosfera Organismo (peixe) População Comunidade Organismo – nível mais simples de organização
  19. 19. Ecologia de Organismos De que se trata essa área da ecologia? Lida com as maneiras morfológicas, fisiológicas e de comportamento pelas quais os organismos enfrentem os desafios do ambiente. A distribuição geográfica dos organismos é freqüentemente limitada pelas condições abióticas que podem tolerar.
  20. 20. Ecologia de Organismos – Trata das adaptações evolutivos que permitam organismos individuais enfrentar os desafios do ambiente abiótico
  21. 21. Ecologia de Organismos – Estuda como a estrutura, fisiologia, e (para os animais) comportamento de um organismo enfrentam os desafios do ambiente Ecologia de organismos. Como as baleias selecionam as áreas de berçários?
  22. 22. Organismos (=Indivíduos) Os organismos são classificados em espécies. espécies: grupos de organismos que se assemelhem, e nos casos dos organismos que reproduzem sexualmente e podem potencialmente cruzar. Estimativas de 5 a 100 milhões de espécies, a maior parte são insetos e micro-organismos; mas somente 1.8 milhões tem nomes; cada espécie e o resultado de uma historia evolutiva longa. Espécies silvestres ou nativas: população que existe no seu habitat natural. Espécies domesticadas ou introduzidas: população introduzida pela ação do Homem (= espécies não nativas).
  23. 23. Organismo: uma árvore Por que essa árvore é muito diferente de aqueles http://www.oplin.org/tree/fact%20pages/maple_sugar/tree.jpg indivíduos de uma população?
  24. 24. Indivíduos Vegetais “Individuo” – plantas distintivamente separadas (unitárias) ou interconectadas entre indivíduos relacionados geneticamente (modulares)
  25. 25. Indivíduos Vegetais Genets – indivíduos geneticamente distintos Ramets – indivíduos fisiologicamente independentes mas não formam indivíduos geneticamente distintas
  26. 26. Indivíduos e Ecologia Ecologia ao Nível do Indivíduo “O estudo de sistemas ecológicas da perspectiva de que os sistemas originam de indivíduos únicos e independentes e as interações dos indivíduos com outros e com seu ambiente.” Grimm e Railsback 2005, Individual-based Modeling and Ecology. Enfoque no nível de aptidão
  27. 27. Escala e Ecologia a Nível do Indivíduo Unidade é o ‘Individuo’ Como lidar com indivíduos com o sensoriamento remoto? Ajuste da escala do sensor com a escala do indivíduo escala espacial escala temporal escala característica
  28. 28. Níveis de Organização sub-organismo organismo inteiro população – indivíduos da mesma espécie comunidade ecossistema paisagem
  29. 29. Níveis de organização População – uma espécie que vive num lugar em um tempo definido
  30. 30. Ecologia de Populações – Se preocupa com as populações, ou grupos de indivíduos da mesma espécie que vivem na mesma área – Enfoca principalmente os fatores que afeita a densidade e crescimento populacional
  31. 31. Ecologia de Populações O que é uma população? Grupo de indivíduos da mesma espécie que vivem na mesma área geográfica num tempo específico. Do que esse ramo de ecologia se preocupa? Os fatores que afeita quantos indivíduos (tamanho populacional) vivem numa área num tempo específico.
  32. 32. Uma população de árvores--OK somente se há UMA espécie?
  33. 33. Níveis de Organização sub-organismo organismo inteiro população comunidade – espécies múltiplas que se interagem (elementos bióticos) ecossistema paisagem
  34. 34. Hierarquia das Interações Ecologia de Comunidades • Foco nas interações entre as espécies que afeita a estrutura e organização de comunidades • predação, competição, simbiose
  35. 35. Comunidade – Todas as populações de espécies diferentes que vivem numa localidade específica. Muito complexo Pode conter 100s a 1000s de espécies que interagem.
  36. 36. Ecologia de Comunidades – Se preocupa com comunidades, assembléias de populações de espécies diferentes – Enfoca nas interações entre as espécies afeita a estrutura e organização da comunidade
  37. 37. Comunidade florestal? http://www.sfrc.ufl.edu/4h/blabea2s.jpg
  38. 38. Vivemos num mundo espacialmente heterogêneo. Precisamos conhecer melhor as inter-relações entre os sistemas ecológicos que podem proporcionar uma base de uma regulação mais eficiente das externalidades ambientais no contínuo de tempo e espaço
  39. 39. O que é a ecologia de paisagens? O padrão espacial tem ligação aos processos ecológicos – Turner, Forman e Godron Uma paisagem tem – Estrutura Mancha, corredor, mosaico Tamanho, forma, configuração espacial – Função Dinâmica populacional, ciclagem de nutrientes, competição, sucessão, processos físicos – mudança Mudança antropogenica Mudança natural
  40. 40. Níveis de Organização sub-organismo organismo inteiro população comunidade ecossistema – atributos bióticos e abióticos paisagem
  41. 41. Ecossistema
  42. 42. Hierarquia das Interações Ecologia de Ecossistemas • Todos os fatores abióticos e comunidade numa área • Enfoque no fluxo de energia e o ciclagem de nutrientes
  43. 43. Ecologia dos Ecossistemas – Se preocupa com os ecossistemas que incluem todos os fatores abióticos em adição das comunidades das espécies numa área – Enfoca o fluxo de energia e o ciclagem dos químicos entre os vários fatores bióticos e abióticos
  44. 44. Ecossistema = Biótopo (fatores abióticos) + Biocenose (seres vivos)
  45. 45. Ecossistemas http://www.natureconservancy.ca/images/upload/ATLNB%20- %20Saint%20John%20River%20Hardwood%20Forest%20-%20Aerial%20- %20Communications%20NB%2072%20DPI%20RGB%20JPG.jpg
  46. 46. Ecossistema florestal: uma comunidade de árvores O que são os diferentes cores e formas? O que não vemos a essa distância? http://www.usaid.gov/our_work/environment/forestry/images/panama_forest.jpg
  47. 47. Componentes do Ecossistema  Substâncias Abióticas;  Componentes Bióticos:  Organismos Produtores (autótrofos);  Organismos Consumidores (heterótrofos); - Grandes Consumidores - Decompositores
  48. 48. Jogadores Chaves nos Ecossistemas Autótrofos/ produtores: fabricam sua própria comida via fotossíntese (plantas) ou quimossintese (bactéria em trincheiras termais usam H2S e CO2) Heterótrofos/ consumidores: não podem fabricar sua própria comida e se alimentam de outros organismos ou seus restos. – Ex: herbívoros, carnívoros, decompositores, etc.
  49. 49. Fluxo de Energia e Ciclagem de Nutrientes A vida na Terra depende do fluxo unidirecional de energia de alta qualidade do Sol e o ciclagem de elementos cruciais
  50. 50. Fluxo de Energia A fonte principal de energia na maioria dos ecossistemas é o Sol
  51. 51. Ecossistemas Ecossistemas A energia é transferida do SOL a todos os organismos Produtores Primários Consumidores Decompositores A energia é PERDIDA com cada transição
  52. 52. Fluxo de Energia nos Ecossistemas A ENERGIA FLUI DE PRODUTORES PARA DECOMPOSITORES Þ UNIDIRECIONAL
  53. 53. Produtividade Primaria Bruta
  54. 54. Pirâmides Ecológicas Representam o fluxo de energia num ecossistema. Tipicamente cada nível trófico tem uma quantidade de Biomassa (peso seco de matéria orgânica) Eficiência ecológica- quantidade de energia usável transferida como biomassa. Usualmente 10% a cada transferência. As cadeias e redes tróficos contem somente 4 a 5 níveis tróficos, porque resta pouca energia para sustentar os consumidores de topo
  55. 55. Pirâmide de Energia Na natureza, a eficiência ecológica varia de 5% a 20% da energia disponível entre níveis tróficos sucessivos (95% a 80% de perda). Uma eficiência de 10% é uma regra geral.
  56. 56. Outra Pirâmide de Energia Pirâmide anual do fluxo de energia (quilocalorias por metro quadrado por ano) para um ecossistema aquático de Silver Springs, FL. Note: Mais indivíduos podem ser sustentados nos níveis tróficos inferiores porque menos energia é perdida.
  57. 57. Pirâmides de Biomassa
  58. 58. Cadeias Tróficas As cadeias tróficas são caminhos simples de alimentos que envolvem uma seqüência de organismos, cada um que serve de comida para ao próximo
  59. 59. Redes Tróficas As redes tróficas são cadeias tróficas múltiplas que se inter-ligam. Muito mais complexas do que as cadeias tróficas.
  60. 60. Ecossistemas NÍVEIS TRÓFICOS Redes Tróficas SUPERIORES Um arranjo complexo Arranjo complexo CROW de carnívoros, onívoros e outros consumidores. Muitos se da filiação de espécies num alimentam em mais de um nível trófico de forma continua, sazonalmente, ecossistema e suas interações ou quando se apresenta a oportunidade SEGUNDO NÌVEL TRÒFICO Consumidores Primários (herbívoros) PRIMEIRO NÍVEL TRÓFICO Produtores Primários
  61. 61. Fluxo de Energia nos Ecossistemas A ENERGIA DECRESCE A CADA NÍVEL TRÓFICO POR ISSO: AS CADEIAS ALIMENTARES SÃO NORMALMENTE COMPOSTA DE POUCOS NÍVEIS TRÓFICOS
  62. 62. Fluxo de Energia nos Ecossistemas
  63. 63. Pirâmide de Números Pirâmide de números representa o numero de indivíduos em cada nível trófico. 1 coruja 25 ratos 2000 gramíneas
  64. 64. As Redes Tróficas podem ser perturbadas Desastres naturais Entradas externas – Pesticidas, Poluição
  65. 65. Ecossistema Equilíbrio Desequilíbrio Ecológico Ecológico Comunidade População
  66. 66. O que é a ecologia da paisagem? – Efeitos da geografia física sobre as populações – Efeitos das populações sobre os aspetos geográficos – Meta-populações – Outras populações organizadas espacialmente – Outros processos ecológicos e evolutivos organizados espacialmente
  67. 67. O que é a ecologia da paisagem: Uma pesquisa com membros de USIALE biologia geografia A Ciência aplicada Ciência básica Descritiva Experimental e Mecanista Ciência aplicada Ciência básica
  68. 68. Níveis de organização Ecossistema – Grande ou pequeno como definido arbitrariamente Biosfera – Superfície da Terra – Composta de várias ecossistemas
  69. 69. Biosfera Conjunto de todas as partes da terra onde é possível, pelo menos algumas espécies de organismos, viver permanentemente, alimentar-se e reproduzir-se.
  70. 70. Hierarquia das Interações • Biosfera – ecossistema global • Soma de todos os ecossistemas • Nível mais complexo da ecologia • Estenda vários quilômetros na atmosfera e ~1500 metros sob a superfície • Relativamente independente com exceção do requisito da energia solar e perda de calor a atmosfera
  71. 71. Biosfera Litosfera Hidrosfera Atmosfera
  72. 72. Bioma http://www.theexplorationplace.com/eforest/satellitepic.jpg
  73. 73. Biomas Água – Marinha – Doce
  74. 74. Escalas da Organização Ecológica Biosfera Ecossistema Comunidade População Organismo
  75. 75. E. O. Wilson, 2002 A totalidade da vida, conhecida como a biosfera por cientistas e da criação por teólogos, é uma membrana de organismos envolta da Terra de forma tão fina que não pode ser vista do espaço, mas ainda tão complexa internamente que a maioria das espécies que compõem a biosfera ainda são desconhecidas.
  76. 76. Ecosfera O que é a massa branca no topo? Qual estação ocorre Amazônia? O que são as irregularidade http://www.solstation.com/stars/earth.jpg s brancas? Onde fica o equador?

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