CAPITULO 7: APLICAÇÕES ECOLÓGICAS NOS NÍVEIS INDIVIDUAL E POPULACIONAL

EXTRAIDO DE BEGON, TWONSEND E HARPER, 2007

RESUMO

                Os ecólogos e os gestores ambientais precisam identificar maneiras efetivas de aplicar o conhecimento cientifico para lidar com a ampla gama de problemas ambientais que enfrentamos. Neste capitulo, discutimos aplicações ecológicas da teoria e do conhecimento no nível individual e populacional. Este é o primeiro de um trio de capítulos; os outros abordarão de uma maneira semelhante à aplicação dos fundamentos da ecologia no nível das interações interespecíficas e no nível das comunidades e ecossistemas.

                As estratégias de manejo em geral se baseiam na habilidade de prever onde as espécies se adaptarão melhor, seja no caso de desejarmos realizar a revegetação dos solos contaminados, restaurar hábitats degradados de espécies animais, prever a distribuição futura de espécies invasoras (e, por meio de medidas de biossegurança, evitar sua chegada) ou conservar espécies sob risco de extinção em novas unidades de conservação. Descrevemos como nosso entendimento da teoria do nicho fornece a fundamentação básica para muitas ações de manejo.

                A bionomia de uma espécie é outra característica básica que pode guiar o manejo. Certas combinações de características ecológicas ajudam a determinar os padrões vitalícios de fecundidade e sobrevivência, os quais, por sua vez, determinam a distribuição e a abundancia das espécies no espaço e no tempo. Consideramos o caso de determinadas características (como o tamanho da semente, a taxa de crescimento, a longevidade e a flexibilidade comportamental) serem uteis para os gestores preocupados com a probabilidade de uma espécie representar uma parte de sucesso em um projeto de restauração de um habitat, ser uma exótica problemática ou ser uma candidata a extinção e, dessa forma, merecedora de prioridade de conservação. O tamanho corporal se mostrou um indicador particularmente importante do risco de extinção.

                Uma característica de particular influencia no comportamento dos indivíduos, sejam animais ou plantas, é o seu padrão de deslocamento e dispersão. O conhecimento do comportamento migratório e do comportamento de dispersão em um ambiente fragmentado pode dar suporte as tentativas de restauração de hábitats danificados e subótimos, bem como ao planejamento de unidades de conservação. Além disso, um entendimento detalhado dos padrões de transmissão de espécies pela ação do homem nos permite prever e conter a disseminação de espécies invasoras.

                A conservação de espécies sob o risco de extinção requer um entendimento profundo da dinâmica de pequenas populações. A teoria diz que os biólogos da conservação devem estar atentos aos problemas genéticos das pequenas populações, os quais precisam ser considerados durantes a elaboração de planos de manejo para a conservação. As pequenas populações também são sujeitas a certos riscos demográficos que aumentam sua probabilidade de extinção. Enfocamos uma abordagem chamada análise de viabilidade populacional (AVP) – uma determinação das probabilidades de extinção que depende do conhecimento das tabelas de vida, das taxas de aumento populacional, da competição intra-específica, da dependência da densidade, das capacidades de suporte e, quando apropriado, da estruturação da metapopulação. Uma análise cuidadosa das populações de determinadas espécies sob risco de ser usada para sugerir abordagens de manejo que apresentam a maior probabilidade de assegurar a sua persistência.

                Um dos maiores desafios do futuro para as espécies, os ecólogos e os gestores ambientais é a mudança climática global. Lidamos com a maneira pela qual podemos utilizar o conhecimento sobre a ecologia das espécies, juntamente com as mudanças globais previstas nos padrões das condições fisioquímicas ao redor do globo terrestre, para prever e controlar a disseminação de espécies transmissoras de doenças e outras invasoras e para determinar a localização apropriada para as unidades de conservação.

CAPITULO 6: DISPERSÃO, DORMÊNCIA E METAPOPULAÇÕES

EXTRAIDO DE BEGON, TWONSEND E HARPER, 2007

RESUMO

                Fizemos a distinção entre dispersão e migração; dentro de dispersão, foi examinada a diferença entre emigração, transferência e imigração.

                São descritas diferentes categorias de dispersões ativa e passiva, abordando especialmente a dispersão passiva na chuva de sementes e as estratégias de guerrilha e de infantaria de organismos clonais dispersados.

                São explicadas as distribuições ao acaso, regular e agregada, e é enfatizada a importância da escala e da estrutura em mosaico na percepção de tais distribuições, especialmente no contexto do “grão” ambiental. São detalhadas as forças que favorecem e enfraquecem as agregações, incluindo a teoria do rebanho egoísta e a dispersão dependente da densidade.

                Descrevemos alguns doa principais padrões de migração em uma gama de escalas – de marés, diária sazonal e intercontinental – incluindo aquelas que voltam repetidamente e as que ocorrem uma só vez.

                Examinamos a dormência como uma migração no tempo, tanto em animais (especialmente diapausa) como em vegetais. É enfatizada a importância do fotoperíodo no ritmo da dormência.

                A relação entre dispersão e densidade é examinada em detalhe. São explicados os papeis da endogamia e exogamia na direção das dependências da densidade, incluindo especialmente a importância em evitar a competição entre parentes, por um lado, e as atrações da filopatria, por outro.

                Descrevemos uma diversidade de tipos de variação dentro das populações: polimorfismos e diferenças relacionadas ao sexo e à idade.

                Voltamos à significância demográfica da dispersão e introduzimos o conceito da metapopulação composta de muitas subpopulações. A dispersão pode ser incorporada a dinâmica de populações e modelada de três maneiras diferentes: (i) uma “ilha” ou abordagem “espacialmente explícita”; (ii) uma abordagem espacialmente explícita que reconhece que as distâncias entre as manchas variam; (iii) uma abordagem que trata o espaço como contínuo e homogêneo.

                Provavelmente, a conseqüência importante da dispersão para a dinâmica de populações únicas é o efeito regulador da emigração dependente da densidade. Contudo, é relevante também reconhecer a importância, na dinâmica de invasões, dos raros organismos dispersados por longas distâncias.

                A teoria da metapopulações se desenvolver a partir do conceito inicial da mancha habitável não-habitada. Sua origem como um conceito em si mesmo foi modelo de Levins, que estabeleceu a mensagem mais fundamental: que a metapopulação pode persistir, estável, como resultado do balanço entre extinções e recolonizações aleatórias, ainda que as subpopulações não sejam estáveis.

                Como nem toras as populações com distribuição em mosaico são metapopulações, formulamos a pergunta “Quando uma população é uma metapopulação?”, que pode ser particularmente problemática com populações vegetais.

                Por fim, exploramos a dinâmica de metapopulações quanto à provável importância de equilíbrios estáveis alternativos.

CAPITULO 5: COMPETIÇÃO INTRA-ESPECÍFICA

EXTRAIDO DE BEGON, TWONSEND E HARPER, 2007

RESUMO

                A competição intra-específica é definida e explicar. A exploração e a interferência são distinguidas, além de ser enfatizada a natureza comumente unilateral de competição.

                Descrevemos os efeitos da competição intra-específica sobre as taxas de mortalidade e fecundidade, distinguindo sub-compensação, sobre-compensação e dependência da densidade exatamente compensadora. Entretanto, explicamos que a densidade em si é, em geral, apenas uma expressão conveniente do adensamento ou da escassez de recursos.

                Esses efeitos, em nível individual, levam sucessivamente a padrões e tendências reguladoras, em nível populacional. A capacidade de suporte é definida, e suas limitações são explicadas, com a natureza convexa das curvas de recrutamento líquido e a natureza sigmoidal das curvas de crescimento populacional.

                Descrevemos os efeitos da competição intra-específica sobre as taxas de crescimento, explicando a “lei da produção final constante”, em especial em organismos modulares.

                O uso de valores k na quantificação da competição intra-específica é descrito, e as competições desorganizadas e de torneio (contest) são distinguidas.

                Introduzimos o uso genérico de modelos matemáticos em ecologia e, após, desenvolvemos um modelo de uma população, com estações de reprodução discretas, sujeita à competição intra-específica. O modelo ilustra a tendência de atrasos no tempo (time lags) em provocar flutuações populacionais e que tipos diferentes de competição podem determinar tipos diferentes de dinâmicas de populações, incluindo padrões de caos determinístico, dos quais são explicadas a natureza e a importância. Também é desenvolvido um modelo com reprodução contínua, levando à equação logística.

                É explicada a importância de diferenças individuais na geração de assimetrias na competição, bem como a importância da competição na geração de diferenças individuais. As assimetrias tendem a aumentar a regulação; a territorialidade é um exemplo particularmente importante disto.

                Os efeitos progressivos da competição no crescimento e na mortalidade podem freqüentemente estar interligados no processo de auto-atenuação, que tem sido enfatizado em populações vegetais. Explicamos as linhas dinâmicas de atenuação e a lei de potência de -3/2, quando coortes únicas são acompanhadas, bem como linhas-limites da espécie e da população, quando uma série de populações adensadas é observada em densidades diferentes. Questionamos se existe uma linha-limite única para todas as espécies.

                Esclarecemos como foram propostos dois tipos amplos de explicação para a tendência consistente entre espécies: aqueles baseados na geometria e aqueles baseados na alocação de recursos em plantas de tamanhos diferentes.

                Por fim, examinamos a auto-atenuação em populações animais e concluímos que as plantas não são tão consistentes em seus padrões de auto-atenuação como se pensava, e os animais se acham tão sujeitos às regras “gerais” de auto-atenuação quanto às plantas.

CAPITULO 4: NATALIDADE, MORTALIDADE E HISTÓRIA DE VIDA

PARTE 1 - ORGANISMOS

EXTRAIDO DE BEGON, TWONSEND E HARPER, 2007

RESUMO

Os ecólogos tentam descrever e explicar a distribuição e a abundancia dos organismos, os processos que modificam o tamanho populacional – natalidade, mortalidade e os movimentos de dispersão (emigração e imigração) – e os modos pelos quais estes processos demográficos são influenciados pelos fatores ambientais.

Nem todos os indivíduos são iguais, especialmente entre os modulares, em oposição aos organismos unitários. As formas de crescimento modular precisam ser descritas, assim como a natureza e importância ecológica de senescência e a integração fisiológica em organismos modulares. A ecologia necessariamente envolve contagem dos indivíduos ou de seus módulos. Uma população é um grupo de indivíduos de uma espécie, sendo que este conceito varia de estudo a estudo. É mais conveniente considerar a densidade do que o tamanho populacional. Os métodos de estimar o tamanho populacional ou a densidade são descritos brevemente.

Foi demonstrada uma variedade de padrões de ciclos de vida, incluindo a distinção entre espécies semélparas e iteróparas. Os métodos básicos de quantificação de tais padrões incluem tabelas de vida, curvas de sobrevivência e padrões de fecundidade. Para espécies anuais, podem ser construídas tabelas de vida de coorte, em que seus componentes são descritos. Um parâmetro que resume o padrão de fecundidade é a taxa reprodutiva liquida, R₀. As curvas de sobrevivência que derivam de uma tabela de vida podem ser classificadas em três tipos básicos. Contudo, uma variedade de características, incluindo banco de sementes, indica que há muitas espécies que não são assim, ditas anuais.

Para indivíduos de momentos reprodutivos repetidos também é possível construir tabelas de vida de coorte; tabelas de vida estática são uma alternativa que deve ser utilizada com cautela.

Foi explicada como a taxa reprodutiva líquida, R₀, o tempo de geração e a taxa de aumento populacional estão inter-relacionados quando as gerações se sobrepõem, levando à taxa líquida reprodutiva, R, e à taxa intrínseca de aumento populacional r (=lnR). Foi explicado, igualmente, como tais parâmetros podem ser estimados pelas tabelas de vida, projetando a população futura por meio de matrizes, um método mais eficaz de se analisar a fecundidade e a sobrevivência quando há sobreposição de gerações.

Foram descritos três diferentes tipos de perguntas a respeito da evolução das histórias de vida que ocorrem como freqüência. Muitas das respostas a essas perguntas tem sido baseadas na idéia de otimização. Os componentes das histórias de vida e seu significado ecológico foram também descritos: tamanho, taxa de desenvolvimento, semelparidade ou iteroparidade, número e tamanho de ninhada, e algumas medidas compostas – alocação reprodutiva e especialmente valor reprodutivo.

Os trade-offs são centrais para se entender a evolução da história de vida, embora sejam difíceis de observar na natureza. Os trade-offs mais importantes são aqueles que revelam um aparente “custo de reprodução” (CR) em termos de decréscimo no valor reprodutivo residual. Outro entre o número e o fitness individual da prole.

Para orientar a questão de há padrões ligando tipos específicos de historias de vida a tipos específicos de hábitats, são introduzidos os conceitos de conjuntos de opções e níveis de fitness, levando a uma classificação geral comparativa de hábitats. Então, revelou-se um padrão de alocação reprodutiva e do seu tempo de ocorrência, otimizando o tamanho e o numero da prole. O conceito de seleção r e K foram apresentados, com suas limitações e evidencias. Também foi explicado que os padrões na plasticidade fenotípica das historias de vida podem igualmente ser governados pela seleção natural.

Finalmente, foram discutidos os efeitos das restrições filogenéticas e alométricas na evolução das historias de vida – em especial o efeito do tamanho – concluído-se que ainda permanece um desafio relacionar as historias de vida com os hábitat no qual estas evoluem.