Predador-presa (consumidor-recurso)

Apresentação em tema: "Predador-presa (consumidor-recurso)"— Transcrição da apresentação:

1 Predador-presa (consumidor-recurso)

2 A predação é um ato comportamental definido e direto
A predação é um ato comportamental definido e direto. Outras interações, como competição e mutualismo, por exemplo, não envolvem comportamentos individuais da mesma forma que a predação, já que seus resultados emergem somente de suas conseqüências ecológicas. Por comparação, a predação pode ser definida como um ato comportamental, um processo ecológico, ou mais geralmente a combinação dos dois.

3 Predadores Predadores intraguilda Parasitóides Parasitas Herbívoros (consumidores): Predadores de sementes Forrageadores

4 Diversidade de mecanismos anti-predatórios
As espécies de presas têm desenvolvido diferentes tipos de adaptações (interno e externo) para dificultar a detecção, captura e consumo pelos predadores.

5 Camuflagem

6 Onde está a mantis?

7 Cores de alarde (Dendrobates sp.)

8 Mimetismo (demonstra o poder da seleção):
Mulleriano: duas espécies (“perigosas”) mimetizam os mesmos padrões de coloração. Ex: vespas, borboletas. Batesiano: espécies (“não perigosas” mimetizam (forma e cor) outras espécies (“perigosas”). Ex: moscas, aranhas.

9 Mimetismo - Batesiano

10 Mimetismo - Mulleriano

11 Teoria de Forrageio Ótimo
A teoria do forrageio é baseada na hipótese de que o comportamento de forragear tem sido moldado pela seleção natural para maximizar sua performance (“Fitness”).

12 Stephens & Krebs (1986) Krebs & Davies (1996)
Propõem que os predadores otimizam o forrageio utilizando diferentes tipos de presas disponíveis para maximizar o ganho energético. Krebs & Davies (1996) A escolha ótima de presas depende valores energéticos tempo de procura e manuseio.

13 Predadora (exótica) ? Presa (nativa) Presa (exótica)
Tempo de manuseio menor Maior taxa de ataque (maior preferência) Maior energia absorvida Tempo de manuseio maior Menor taxa de ataque Menor energia absorvida

14

15 Resposta funcional

16 Solomon (1949) foi o primeiro autor a tratar
Holling (1959) desenvolve um modelo teórico em função do tempo de manuseio (Th) e taxa de ataque (a) Há 3 tipos clássicos de resposta funcional Resposta funcional do tipo I Resposta funcional do tipo II Resposta funcional do tipo III

17 Tipo I  o tempo de manuseio (Th) não é significativo.
Densidade de presas constante Proporção de presas consumidas Tipo I N0 presas capturadas Densidade de presas

18 Tipo II  Distingue da resposta I pela presença do tempo de manuseio (Th).
Densidade de presas negativa Proporção de presas consumidas Tipo II Densidade de presas N0 presas capturadas

19 Tipo III  Geralmente está associada a predadores generalistas.
Densidade de presas N0 presas capturadas Tipo III Densidade de presas Proporção de presas consumidas Positiva e negativa

20

21

22

23 Modelo verbal predador-presa
Presa (recurso) Variação da população de presas no tempo Crescimento da população - Resposta funcional do predador = Predador (consumidor) Variação da população de predadores no tempo Resposta numérica do predador consumindo a presa - Mortalidade do predador =

24 Crescimento da população -
Modelo simples de predador-presa de Lotka-Volterra com crescimento exponencial e resposta funcional tipo I Presa (recurso) Variação da população de presas no tempo Crescimento da população - Resposta funcional do predador =

25 Predador (consumidor) Resposta numérica do predador consumindo a presa
Variação da população de predadores no tempo Resposta numérica do predador consumindo a presa - Mortalidade do predador =

26 Solução de equilíbrio para presas
P r/a N dN/dt=0

27 Solução de equilíbrio para predadores
N d/ dP/dt=0

28 Ciclo predador-presa do modelo simples
de Lotka-Volterra Plano de fase Serie temporal Presa N P Dens Predador Tempo

29 Exemplo clássico Lince-lebre (Hudson Bay – Canadá)

30 Modelo simples de predador-presa de Lotka-Volterra com crescimento exponencial e resposta funcional tipo II

31 Modelo simples de predador-presa de Lotka-Volterra com crescimento logístico e resposta funcional tipo II (Rosenzweig & MacArthur, 1963)

32 Isoclines e paradoxo enriquecimento (Rosenzweig, 1971)
Vamos observar que este último modelo apresentado possui algumas características peculiares e que vêm sendo alvo de diversas pesquisas no intuito de tentar resolver este paradoxo. A idéia básica que o modelo sugere é a de que com o aumento da produção primária o sistema pode atingir um estado instável levando o predador à extinção.

33 Ciclo limite Estável Instável K K’ Enriquecimento em K N predadores
N presas dP/dt=0 dN/dt=0 Ciclo limite N predadores N presas dP/dt=0 dN/dt=0 Estável N predadores N presas dP/dt=0 dN/dt=0 Instável N predadores N presas K K’ Enriquecimento em K

34 aumentando taxa de ataque (e.g. amax )
dC/dt=0 dC/dt=0 Consumidor (C) Consumidor (C) dR/dt=0 dR/dt=0 K qPo/(famax -q) qPo/(famax -q) K Recurso (R) Recurso (R)

35 O que acontece se adicionarmos
uma certa interferência sobre consumidor? sem interferência Consumer (C) dR/dt=0 K qRo/(famax-q) Resource (R)

36 com interferência Consumer (C) dR/dt=0 K qRo/(famax-q) Resource (R)

37 O que acontece quando adiconamos resposta funcional tipo II (switching)?
sem RF tipo III Consumer (C) dR/dt=0 K qRo/(famax-q) Resource (R)

38 Tendência de estabilização do sistema, pois
há um desacoplamento da interação em baixas densidades (crescimento positivo em baixas densidades de R) Com RF tipo III Consumer (C) Donor control dR/dt=0 K qRo/(famax-q) Resource (R)

39 Predação e comunidade A presença de um predador em uma comunidade faz aumentar ou diminuir a riqueza de espécies da comunidade? Predador é considerado muitas vezes como espécie chave dentro de uma comunidade. Permite a coexistência de um maior número de espécies mantendo suas densidades baixas.

40 O paradoxo do enriquecimento ocorre em diferentes modelos que incorporam parâmetros realísticos.
Há poucos estudos, em sistemas naturais, testando o paradoxo e seus resultados são incertos.

41 Interação consumidor-recurso
Sistema em questão: Interação consumidor-recurso Daphnia Pulex “Algas”

42 Foco do estudo: Quais fatores agem sobre populações fazendo com que estas apresentem diferentes dinâmicas? (estável e cíclica)

43 2 possibilidades: Mudanças estruturais do ambiente (qualitativa) – ecologia teórica reconhece este fato e incorporam estas diferenças estruturais aos modelos. Ex: refúgio, estrutura etária Mudanças intrínsecas do sistema (quantitativa) – a simples variação nos valores dos parâmetros. Ex: equação logística discreta

44 Para tanto Revisão na literatura do sistema Daphnia-algas com atenção especial para as séries temporais Levaram em consideração os diferentes ambientes (mudanças estruturais) e as dinâmicas observadas

45 Séries temporais Metodologia de analise de série temporal:
Tendência sazonal de longo prazo ajuste linear ou de segunda ordem (log) – se significativo remove-se a tendência e utiliza o resíduo da regressão para cálculo da variação da população Estabilidade análise do desvio padrão da série temporal (variação da população < 20% da média aritmética, < 0.08) Não há estabilidade primeiro procura por flutuações regulares ou não regulares e depois ajusta regressão não linear para saber se são estáveis dentro de suas flutuações ou não.

46 Padrões dinâmicos observados para o sistema Daphnia-algas
Classe 1 – estáveis – sem tendência sazonal

47 Classe 2 – ciclos de pequena amplitude e fora de fase (na média - lag de 0.33 dos ciclos de Daphnia para os ciclos de algas) – tendência sazonal

48 Classe 3 – ciclos para Daphnia e estabilidade para algas

49 Interessante notar Determinados locais (e.g., lake Washington) apresentaram as 3 classes dentro de um período de tempo Classes idênticas para temperaturas distintas. Efeito “retardo” (lag) da relação de produção de ovos e densidade de adultos de Daphnia

50 De maneira geral As diferentes classes de dinâmicas (ciclos) são resultados da interação entre estas populações e seus diferentes estágios de desenvolvimento – recrutamento. Fator intrínseco à interação. Diferentes ambientes (inclusive laboratório) produziram ciclos semelhantes – sem efeito ambiental abiótico Típica interação predador-presa (time-lag e presença de uma cohort dominante de Daphnia) e não um sistema onde o consumidor (Daphnia) é guiada pela disponibilidade de recurso.

51 Predator-prey dynamics in environments rich and poor in nutrients
Edward McCauley & William W. Murdoch, Nature (343: ), 1990.

52 Questões importantes:
1 – O paradoxo, caracterizado pelo aumento marcante na amplitude e no período, encontra-se em sistemas enriquecidos? 2 – Se não, há um aumento no predomínio ou amplitude dos ciclos de time-lag com o enriquecimento, refletindo um aumento na instabilidade?

53 Informação importante
Análises de campo sugerem a não existência do paradoxo nas populações de Daphnia e algas. 1 – Populações estáveis não são restritas a ambientes pobres em nutrientes 2 – Amplitude dos ciclos não estão relacionados ao nível de nutrientes (Daphnia e algas)

54 Delineamento experimental
Pobre em nutriente Capacidade suporte para as algas 300µgl-1 Rico em nutriente Capacidade suporte para as algas 3000µgl-1 Tanques com 750 litros n = 20

55 Antes de serem introduzidas (Daphnia), a biomassa de algas era de ≈ 10 vezes maior para os tanques enriquecidos Após o estabelecimento das populações de algas, entre indivíduos (Daphnia pulex) foram introduzidas ≈ 2 semanas após Daphnia introdução, a biomassa de algas entre os dois tratamentos não diferenciavam significativamente

56 Alguns resultados O enriquecimento não leva ao paradoxo (i.e. ciclos com grande amplitude e período) – tanques com pouco ou muito nutrientes apresentaram séries temporais similares

57 Algumas conclusões Dados de campo e experimentais sugerem não efeito do enriquecimento nas dinâmicas populacionais pertencentes ao sistema Daphnia-algas – i.e. aumento amplitude ou aumento amplitude do efeito time-lag. Possíveis explicações... Aumento de nutrientes pode aumentar população de algas não palatáveis, diminuindo a taxa de ataque – aumento de biomassa de algas Modelos de estrutura etária para este sistemas sugerem que a diminuição da taxa de ataque extingue os grandes ciclos dinâmicos – paradoxo.

58 Vale lembrar... Uma maneira eficiente de se entender quais fatores influenciam as populações e suas densidades ao longo do tempo é através de séries temporais Possibilitando, pelo menos, excluir fatores que não afetam – aqui podemos citar os fatores ambientais.