Teias tróficas e comunidades
- 2. Predação é um processo chave
- 3. Predação • Definição padrão: um indivíduo (predador) come outro indivíduo (presa) • Conceito amplo (caça, herbivoria, parasitismo, etc) • Relação desarmônica mais estudada em ecologia • Alta significância ecológica e evolutiva
- 4. Adaptações de predadores (forma e função relacionada com a dieta) • À medida que as presas aumentam de tamanho, tornam-se mais difíceis de capturar e os predadores se tornam mais especializados • Mobilidade • Órgãos de sentido (visão, olfato) • Estruturas bucais e aparelho digestivo relacionados com a dieta
- 5. A percepção do risco da predação: presas desenvolvem adaptações para evitar seus predadores • Refúgios físicos e funcionais (tamanho) • Escape (sentidos aguçados e velocidade) • Coloração (críptica/coloração de advertência) • Adaptações estruturais e químicas nas plantas e animais (cheiros ruins, secreções nocivas, espinhos, carapaças, etc.)
- 6. Adaptações estruturais de plantas (espinhos, pelos, cascas das sementes, resinas adesivas)
- 7. Resultados possíveis da predação • 1. População de predadores tem pouco efeito na abundância da população de presas • 2. População de predadores erradicam a população de presas (o que pode levar a extinção do predador por falta de alimento) • 3. Populações de predadores e presas coexistem em um equilíbrio dinâmico
- 8. Exemplo Clássico Ciclo Lince/Lebre (baseado em peles vendidas)
- 9. Exemplo clássico! A lebre da neve e o lince canadense exibem ciclos clássicos com periodicidade de 10 anos. A lebre alimenta-se de raízes (embaixo da neve); o lince alimenta-se primariamente da lebre.A
- 10. Mudanças evolutivas desejáveis para o predador Desenvolvimento de moderação por parte dos predadores - diversificação de presas, - preferência por presas idosas ou juvenis, - redução na própria eficiência de captura, - mecanismos de territorialidade Predadores não moderados se extinguem!
- 11. Mudanças evolutivas desejáveis para a presa Refúgios inacessíveis para os predadores Refúgios das presas através do tamanho
- 12. O que favorece a “estabilidade” de sistemas de presas e predadores? Sistemas complexos com muitas espécies de presas e predadores Sistemas com refúgios espaciais ou de tamanho Sistemas nos quais os predadores selecionam preferencialmente as presas de menor valor reprodutivo
- 14. Teias alimentares ⇒ Cadeias alimentares ⇒ Teias alimentares ⇒ Conectância = No Ligações No Ligações possíveis No Ligações possíveis: N (N – 1) _________ 2
- 15. ⇒ Onivoria: alimentação em mais de um nível ⇒ Problemas para classificar: ⇒ Aedes spp. Fitoplancton marinho: ¼ de biomassa pode vir de bactérias mais bacteriovoria em maior profundidade (Zubkov & Tarran. 2008. Nature 455:224).
- 16. ⇒ Compartimentação: em geral refletem habitats marinho terrestre água doce
- 17. ⇒ Controles: Cascata trófica Carnívoros secundários B/compet. Carnívoros primários B/compet. T/pred. B/compet. T/pred. B/compet. B/compet. T/pred. B/compet. 1 2 3 T/pred. 4 Herbívoros Produtores Níveis tróficos
- 18. CASCATAS TRÓFICAS A cascata trófica é um importante mecanismo na regulação em cadeias tróficas Cascatas tróficas podem emergir a partir de efeitos diretos entre populações, no qual predadores consomem suas presas e, portanto, diminuem a abundância de presas que influenciam níveis tróficos inferiores Porém, as cascatas tróficas também podem emergir a partir de efeitos comportamentais indiretos, nos quais as presas alteram seu comportamento de forrageamento em resposta ao risco de predação
- 20. Clorofila a transparência água g/l taxa pastoreio n/m3 densidade Artemia 60 30 0 mg/ m3 densidade Trichocorixa 100 00 100 0,1 %/dia salinidade 200 100 0 120 60 0 sechi (m) mg/ m3 Um exemplo 10 5 0 10 5 0 1973 1985-6 Ano 1986-90
- 22. Controle de produtores: tentando generalizar... “de baixo para cima” produtores vivem bastante (?terrestre) “de cima para baixo”: produtores vivem pouco (?aquático) Por que o mundo é verde? 1) Hairston et al. (1960): predadores controlam herbívoros 2) Murdoch (1966): mundo espinhento e de sabor desagradável
- 23. Todas cascatas são molhadas? Cascatas devem ser mais comuns nas seguintes situações: 1) 2) 3) 4) hábitats discretos e homogêneos; dinâmica de pop. presas são rápidas em relação a consumidores; a presa comum tende a ser consumida por todos; níveis tróficos tendem a ser discretos com interações fortes. Ambientes pelágicos de lagos, bentos de rios e costões rochosos tendem a atender as situações acima. Em comunidades ricas: relações difusas tamponariam efeitos, embora ainda assim possam existir como: “gotas” tróficas (cascatas em nível de espécies)
- 24. Efeitos não esperados:remoção de um competidor pode diminuir densidade de outro. -2 Biomassa (g m ) Densidade herbívoro (indivíduos m-2) remoção de um predador pode causar diminuição densidade presa. a 10000 8000 6000 b 4000 2000 c c 0 100 80 a b 60 a b 40 20 0 plantas plantas plantas plantas + + + herbívoros herbívoros herbívoros + + 1 predador 4 predadores Fonte: Finke, D.L. & R.F. Reno. 2004. Predator diversity dampens trophic cascades. Nature 429: 407-410
- 25. ⇒ Cadeias em geral com 2 a 5 níveis; frequentemente 3 ou 4. ⇒ Hipóteses para explicar poucos níveis a) fluxo de energia ↑ produtividade, ↑ maior número níveis ↑ eficiência transferências, ↑ número níveis ⇒ Meta-análise rejeitou hipótese, embora ambientes mais produtivos contenham maior S; “chance” de existir várias cadeias dentro da teia b) restrições de comportamento e forma de predadores - predadores teriam que ser cada vez maiores - áreas de vida teriam que ser cada vez maiores ⇒ por que não predar herbívoros ? c) susceptibilidade de predadores à perturbações
- 26. Biocomplexidade: além da listagem Estrutura: relação entre espécies A 1 2 3 B 4 C 5 E 6 7 F 8 9 10 Diversidade de espécies 11 13 14 15
- 27. Diversidade de interações uma comunidade campestre na Inglaterra Dawah et al. (1995). Structure of the parasitoid communities of grass-feeding chalcid wasps. J. Anim. Ecol. 64 708-720
- 28. Diversidade de interações uma floresta tropical em Porto Rico Espécies tróficas Waide & Reagan (orgs) 1996. The Food Web of a Tropical Forest. Univ. Chicago Press.
- 29. Intensidade de predação • Predação pode eliminar espécies da comunidade • Coexistência mediada pelo predador – Reduz a pressão exercida pela competição • Predadores como espécies-chave
- 30. Espécies chaves -- Espécies importantes na comunidade; sua retirada causa grandes mudanças na composição e abundância relativa de muitas spp. -- Em geral relacionado a relações tróficas -- Exemplos: Pisaster sp., Onças (predadores de topo) Palmito, Araucária (provisão de recursos, às vezes em épocas de escassez)
- 31. ⇒ Espécies chaves Pisaster (Paine 1966) números - calorias 3 - 41 5 - 5 27 -37 X - 2 63 -12 1 - 3 Thais 5 - 10 95 - 90 quítons 2 spp. chapeuzinho chines 2 spp. bivalves 1 sp. cracas 3 spp. Mitella
- 32. Evidência empírica Comunidades em costões rochosos: – – – – Pisaster (estrela-do-mar), predador de topo Teia trófica relativamente estável (constante) Pisaster alimenta-se de outro predador Thais (caramujo), e quítons, cracas, lapas, bivalves, e outros moluscos Thais alimenta-se de bivalves e cracas Paine (1966) American Naturalist.
- 33. Paine (1966). American Naturalist.
- 36. http://www.canalciencia.ibict.br/pesquisas/pesquisa.php?ref_pesquisa=196
- 38. Mitella polimerus Foto: Dave Cowles http://rosario.wwc.edu/inverts/Mollusca/Bivalvia/Mytiloida/Mytilidae/Mytilus_californianus.html
- 39. Mytilus californianus e Pisaster ochraceous Foto: Dave Cowles http://rosario.wwc.edu/inverts/Mollusca/Bivalvia/Mytiloida/Mytilidae/Mytilus_californianus.html
- 41. ⇒ Espécies chaves Pisaster (Paine 1966) números - calorias 3 - 41 5 - 5 27 -37 X - 2 63 -12 1 - 3 Thais 5 - 10 95 - 90 quítons 2 spp. chapeuzinho chines 2 spp. bivalves 1 sp. cracas 3 spp. Mitella
- 42. Espécies engenheiras -- “Organismos que direta ou indiretamente modulam a disponibilidade de recursos (outros que não eles mesmos) para outras espécies, causando mudanças no estado físico de materiais bióticos e abióticos” Jones, Lawton e Shachak (1994). Oikos 69:373-386. -- Dois tipos: Engenheiros autogênicos: mudam o ambiente a partir de seu próprio corpo (tecidos vivos ou mortos) Exemplos: Árvores de florestas; “Explosão” algas planctônicas mar Plantas que retém água em cavidades Engenheiros alogênicos: mudam o ambiente transformando materiais biológicos ou não de um estado físico para outro Exemplos: Castor “Bioturbators” Minhocas Cupins de montículo Elefantes Homo sapiens também !!!
- 46. Prochilodus mariae (Curimbatá ou Curimba) Flecker, A.S. 1996. Ecosystem engineering by a dominant detritivore in a diverse tropical stream. Ecology 77:1845-54. fotos: A.S. Flecker foto: M. Landines (Fishbase)
- 47. Flecker, A.S. 1996. Ecosystem engineering by a dominant detritivore in a diverse tropical stream. Ecology 77:1845-54.
- 48. A representação da teia trófica
- 49. A representação da teia trófica Jordano et al. (2006). Oikos.
- 50. A representação da teia trófica Jordano et al. (2003). Ecology Letters.
- 51. A representação da teia trófica Gruber et al. (2009). The Open Ecology Journal.
- 52. A representação da teia trófica Almeida-Neto et al. (2008). Oikos.
- 53. A representação da teia trófica Lewinsohn et al. (2006). Oikos.
- 54. A análise quantitativa da teia trófica Gruber et al. (2009). The Open Ecology Journal.
- 55. A vulnerabilidade da teia trófica Co-extinções: efeito dominó multiplicador de extinções pouco conhecido Avaliações ainda iniciais Koh et al. 2004, Science 305:1632
- 56. Aplicações práticas Eutrofização em lagos e reservatórios
- 57. Aplicações práticas Biomanipulação de cadeias tróficas Qual o objetivo? - Melhorar a qualidade da água por meio da redução do fitoplâncton e diminuição da turbidez da água. Como é feito? -Indução do aumento da predação do zooplâncton sobre o fitoplâncton - Redução da biomassa de peixes zooplanctívoros (pesca ou introdução de peixes pícivoros)
- 58. Aplicações práticas Biomanipulação de cadeias tróficas Lago Mendota (Wisconsin, EUA) Estoque de alevinos de duas espécies de peixes antes e após a biomanipulação Espécies se alimentam de zooplânton Lathrop et al. (2002)
- 59. Aplicações práticas Controle biológico Introdução de um inimigo natural - Controle populacional de uma praga Melhor que usar pesticidas (herbicidas, inseticidas, etc) Funciona se o predador/parasitóide for especialista Problemas com predadores/parasitóides generalistas Exemplos: - Coelhos na Austrália - Serpentes na Austrália - Besouros no lago Moon Darra (Austrália)
- 60. Aplicações práticas Controle biológico Cyrtobagous salviniae Depois da introdução do besouro Sem macrófitas Antes da introdução do besouro Dominância de macrófitas