Dinâmica Temporal e Espacial das Populações (Cont.)

Apresentação em tema: "Dinâmica Temporal e Espacial das Populações (Cont.)"— Transcrição da apresentação:

1 Dinâmica Temporal e Espacial das Populações (Cont.)

2 Metapopulações são subpopulações discretas
Algumas definições: 1) O que são manchas de hábitat ou simplesmente manchas ? - são áreas de hábitat com recursos necessários e condições para a persistência de uma população 2) O que é uma subpopulação ? - são indivíduos vivendo em uma dessas manchas de hábitat 3) O que é uma metapopulação ? - é um conjunto de subpopulações interconectadas por movimento ocasional entre essas subpopulações

3 SUBPOPULAÇÕES DISCRETAS APRESENTAM DINÂMICAS PARCIALMENTE INDEPENDENTES
O CONCEITO DE METAPOPULAÇÕES TORNOU-SE RECENTEMENTE UMA DAS FERRAMENTAS MAIS IMPORTANTES DA ECOLOGIA PARA A COMPREENSÃO DA DINÂMICA DAS ESPÉCIES QUE VIVEM EM HÁBITATS FRAGMENTADOS. OS NÚMEROS SÃO AS CAPACIDADES DE SUPORTE ESTIMADAS DE CADA MANCHA POUCO SE SABE SOBRE O MOVIMENTO DAS CORUJAS ENTRE AS MANCHAS

4 Modelos de Metapopulação
- Como as populações naturais estão sendo crescentemente fragmentadas por atividades humanas, ecólogos têm também se voltado para o conceito de metapopulação - Dois tipos de processos contribuem para a dinâmica das metapopulações: - Crescimento e regulação das subpopulações dentro das manchas - Colonização para formar novas subpopulações e extinção de subpopulações existentes

5 Conectividade determina a dinâmica da metapopulação
- Quando indivíduos se movem frequentemente entre subpopulações, as flutuações locais são amortecidas. - Em níveis intermediários de movimento: - A metapopulação se comporta como um mosaico de manchas ocupadas e não-ocupadas - Em níveis baixos de movimento: - As subpopulações comportam-se independentemente - Como as pequenas subpopulações vão ser extintas, elas não podem ser reestabelecidas e a população inteira é extinta

6 O Modelo Básico de Dinâmica da Metapopulação
- O modelo básico de dinâmica de metapopulação prediz que a proporção de equilíbrio das manchas ocupadas (p ) é igual a: ^ ^ p = 1 - e/c onde e = probabilidade de uma subpopulação ser extinta c = taxa constante de colonização ^ - O modelo prediz um equilíbrio estável porque quando p (proporção de manchas ocupadas) está abaixo do ponto de equilíbrio, a colonização excede a extinção e vice-versa

7 Considere uma população dividida em subpopulações discretas
EM OUTRAS PALAVRAS… Considere uma população dividida em subpopulações discretas Agora considere que num dado intervalo de tempo cada subpopulação tem uma probabilidade de se extinguir, ou seja, (e ) Assim, se (p ) é a fração de manchas de hábitat adequado ocupadas por subpopulações, então subpopulações se extinguirão na taxa (ep ) A taxa de de colonizaçào de manchas vazias depende da fração de manchas que está vazia (1-p) e da fração de manchas que enviam colonizadores potenciais (p) Assim podemos expressar a taxa de colonização como uma taxa constante (c). p. (1-p). Portanto, uma metapopulação atinge equilíbrio quando a proporção de manchas ocupadas é: p = 1 - e/c ^

8 Comportamento do Modelo de Metapopulação
- As taxas relativas de extinção e colonização (e/c) são muito importantes ^ - Quando e = 0, p = 1 e todas as manchas estão ocupadas ^ - Quando e = c, p = 0, e a metapopulação é levada à extinção - Quando c > e > 0, o resultado é o mosaico de manchas ocupadas e não-ocupadas, com o valor de p entre 0 e 1 ^

9 É o modelo de metapopulações realístico?
- Existem algumas hipóteses: - Todas as manchas são iguais - As taxas de colonização e extinção para todas as manchas são as mesmas - No ambiente natural: - Manchas variam em tamanho, qualidade de hábitat e grau de isolamento - Subpopulações grandes têm baixas probabilidades de extinção

10 AS MANCHAS MAIORES TÊM MAIOR PROBABILIDADE DE SEREM OCUPADAS
AS ILHAS MAIORES (>1 ha) TÊM MAIOR PROBABILIDADE DE POSSUIR UMA POPULAÇÃO DE MUSARANHOS DO QUE AS ILHAS MENORES MANCHAS OCUPADAS MANCHAS DESOCUPADAS Sorex araneus

11 POPULAÇÕES VIVAS x POPULAÇÕES EXTINTAS DE PLANTAS EM RELAÇÃO AO TAMANHO POPULACIONAL
AS POPULAÇÕES MAIORES TÊM MENOR PROBABILIDADE DE SE EXTINGUIREM CADA PAR DE PONTOS DE MESMO FORMATO E COR REPRESENTA UMA ESPÉCIE A IMPORTÂNCIA DO TAMANHO POPULACIONAL INICIAL FOI VISÍVEL PELO FATO DE QUE AS SUBPOPULAÇÕES NÃO EXTINTAS TENDERAM A POSSUIR MAIS INDIVÍDUOS EM 1956 DO QUE AS SUBPOPULAÇÕES EXTINTAS

12 POPULAÇÕES VIVAS x POPULAÇÕES EXTINTAS DE PLANTAS EM RELAÇÃO À DISTÂNCIA PARA OUTRA SUBPOPULAÇÃO MAIS PRÓXIMA A IMPORTÂNCIA DA COLONIZAÇÃO FOI MOSTRADA PELO FATO DE QUE AS POPULAÇÕES NÃO-EXTINTAS TENDERAM A FICAR MAIS PRÓXIMAS DE OUTRAS MANCHAS OCUPADAS DO QUEAS POPULAÇÕES EXTINTAS AS POPULAÇÕES MENOS DISTANCIADAS TÊM MENOR PROBABILIDADE DE SE EXTINGUIREM

13 O Efeito Resgate O que é o efeito resgate
- O efeito resgate é quando, nos modelos de metapopulação, a taxa de extinção (e) declina à medida que a fração de manchas ocupadas (p) aumenta. - Imigração a partir de uma grande e produtiva subpopulação pode manter uma subpopulação em declínio fora do perigo da extinção: - O efeito resgate pode produzir uma dependência positiva da densidade, na qual a sobrevivência das subpopulações aumentam com o maior número de subpopulações.

14 Eventos fortuitos podem levar pequenas populações à extinção
- Modelos Determinísticos assumem grandes populações e nenhuma variação nos valores médios das taxas de nascimento e mortalidade - Aleatoriedade pode afetar as populações no mundo natural de três formas: - Populações podem estar sujeitas às catástrofes - Outros fatores podem exercer influências contínuas sobre as taxas de crescimento populacional e capacidade de suporte - Processos estocásticos (amostragem aleatória) podem também resultar em variação, mesmo em um ambiente constante.

15 Entendendo a Estocasticidade
Estocásticos são padrões que surgem através de eventos aleatórios Por exemplo, o lançar de dados resulta em numéricos estocásticos, pois qualquer uma das 6 faces do dado tem iguais probabilidades de ficar para cima quando de seu arremesso. Qual a diferença entre aleatoriedade e estocasticidade? os eventos estocásticos são aleatórios. Todavia, podem eventualmente não o ser Uma série de 10 arremessos de dados pode gerar uma sequência não aleatória de 6,5,4,3,2,1,2,3,4,5 ou 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1 A seqüência não-aleatória é estocástica, pois surgiu através de um evento aleatório: o lançar de dados

16 LOGO: “TODO EVENTO ESTOCÁSTICO É ALEATÓRIO, MAS NEM TODO RESULTADO DO EVENTO ESTOCÁSTICO É ALEATÓRIO” Bio-2006

17 Estocasticidade pode afetar nascimentos
- Considere uma população na qual somente nascimentos ocorrem, com crescimento exponencial N(t) = N(0)ebt - Em média nós esperamos que a população cresça por um fator de 1.65 (e 0.5) em 1 intervalo de tempo - Para uma população pequena de 5 indivíduos: - O tamanho médio depois de 1 intervalo de tempo seria de 5 x 1.65 = 8.24, mas isso poderia variar de apenas 5 até 20, de forma aleatória (por acaso…)

18 PROBABILIDADES DO NÚMERO DE INDIVÍDUOS (N) NUM TEMPO t NUMA POPULAÇÃO SOFRENDO UM PROCESSO DE NASCIMENTO PURO COM UM TAMANHO INICIAL N(0) = 5 E bt = 0,5 Média de indivíduos = 8,24

19 Extinção Estocástica de Populações Pequenas
- Modelos teóricos existem para predizer a probabilidade de extinção de populações por causa dos eventos estocásticos - Para um modelo simples no qual as taxas de natalidade e mortalidade são iguais, a probabilidade de extinção aumenta com: - Tamanhos menores de população - Maiores taxas de natalidade (b) e mortalidade (d) - Tempo

20 po (t) é a probabilidade de extinção no tempo t
A probabilidade de extinção é sensível à taxa de natalidade b, à taxa de mortalidade d e ao tamanho da população N po (t) é a probabilidade de extinção no tempo t O modelo mais simples para a probabilidade de extinção estocástica é o caso no qual b e d são iguais, os nascimentos equilibram as mortes e a variação média no tamanho da população é zero po (t) = bt _______ 1 + bt N

21 Taxas de mortalidade e natalidade são iguais = 0,5
A PROBABILIDADE DE EXTINÇÃO AUMENTA COM O TEMPO (t) MAS DIMINUI EM FUNÇÃO DO TAMANHO INICIAL (N) Taxas de mortalidade e natalidade são iguais = 0,5 Para qualquer dado intervalo de tempo (t)… A probabilidade de extinção po (t) diminui … …com o aumento do tamanho populacional N Devido ao termo entre parêntesis da fórmula ser sempre menor que 1, a probabilidade de extinção diminui com o aumento da população

22 Modelos estocásticos dependentes de densidade são relevantes
- Os modelos estocásticos de dependência da densidade mais conservadores são relevantes para populações fragmentadas de hoje em dia, por diversas razões: - A maioria das subpopulações estão hoje em dia muito isoladas - Mudanças ambientais provavelmente reduzem fecundidade - Quando as populações estão baixas, os indivíduos até competem por recursos com grandes populações de outras espécies - Pequenas populações podem exibir dependência positiva da densidade por causa dos efeitos do endocruzamento e problemas em achar parceiros para reproduzir

23 Tamanho e Extinção de Populações Naturais
- Evidência para a relação entre tamanho da população e a probabilidade de extinção é oriunda de estudos da avifauna na Califórnia - Ilhas menores perdem maior proporção de espécies do que ilhas maiores num período de 51 anos - Proporções de desaparecimento de populações durante este intervalo de tempo foram também relacionadas ao tamanho da população