Natalidade, mortalidade e história de vida - PDF

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Natalidade, mortalidade e história de vida - PDF Powered By Docstoc
					           Universidade Federal do Ceará
             Departamento de Biologia
       Ecologia de Populações e Comunidades




Natalidade, mortalidade e história de vida




                 Professora Roberta Boscaini Zandavalli
                        zandavalli@yahoo.com.br
                    Ecologia de populações


Será salientado nesta aula a quantidade dos indivíduos e não as interações

                      Nt = Nt-1 + B – D + I – E

                      B – nascimentos
                      D – mortes
                      I – imigração
                      E – emigração


Essa equação define o principal objetivo da ecologia: descrever, explicar e
entender a distribuição e a abundância dos organismos
Precisamos contar os indivíduos e observar a variação neste número
         Contagem de indivíduos (ex. nematódeos)
         Unidades: área, volume de solo, volume de água
         Captura-marcação-recaptura
         Abundância
               Ecologia de populações



                          Animais



                Captura-marcação-recaptura




Pop. Pequena                    Pop. Grande
Proporção de indivíduos         Proporção de indivíduos
marcados é alta                 marcados é baixa
                 Natalidade e Mortalidade


Natalidade - é a capacidade de uma população de aumentar, englobando:
nascimento, eclosão, germinação ou divisão.

Natalidade máxima (absoluta ou fisiológica) – é a produção máxima teórica de
novos indivíduos sob condições ideais (ótimo fisiológico). Constante em uma
dada população, ou seja, é característica da espécie.

Natalidade ecológica (realizada) – é o aumento populacional sob condição
real ou específica do ambiente. Ela não é constante para uma população, pois
pode variar ante o tamanho e a composição etária da população e face as
condições do ambiente físico.

Taxa de natalidade absoluta (bruta) - número de novos indivíduos produzidos
por unidade de tempo

Taxa de natalidade específica - número de novos indivíduos produzidos por
unidade de tempo, por unidade de população
                Natalidade e Mortalidade


Mortalidade – refere-se à morte dos indivíduos na população. Definida
como o número de indivíduos que morrem num dado período.

A mortalidade mínima (absoluta ou fisiológica) - constante para a pop.,
representa a perda sob condições ideais ou não limitantes.

Mortalidade ecológica (realizada) – é a perda de indivíduos sob uma dada
condição ambiental, da mesma forma que a natalidade, não é uma
constante, variando com as condições ambientais e populacionais.

Taxa de mortalidade (bruta) - número de óbitos por unidade de tempo

Taxa de mortalidade específica - número de óbitos por unidade de tempo,
por unidade de população
                      Fluxo de indivíduos


Emigração – movimento para fora, de sentido único, afeta a forma
local de crescimento pop. da mesma maneira que a mortalidade

Imigração – movimento para dentro em sentido único. Age como a
natalidade no crescimento pop.

Migração - saída e retorno periódicos
                 Dinâmica de populações

A essência da biologia de populações é capturada por uma equação simples
que relaciona o número de organismos por área Nt em um tempo t ao
número de indivíduos Nt-1 de um ano anterior:


                      Nt = Nt-1 + B – D + I – E

                      B – nascimentos
                      D – mortes
                      I – imigração
                      E – emigração


Conhecidos como parâmetros demográficos, parâmetros que norteiam a
distribuição das populações.

A razão Nt / Nt-1 é a taxa anual de aumento da pop. (λ)
Nt = Nt-1, λ=1 – pop. estável, ou seja, B – D + I – E = 0, ainda B + I = D + E
Nt > Nt-1, λ>1 – pop. crescimento, B + I > D + E
Nt < Nt-1, λ<1 – pop. em declínio, B + I < D + E
              Dinâmica de populações


 O número de nascimentos e mortes em uma pop. tende a ser
relacionado com o Nt, então podemos expressar esses parâmetros em
termos de taxas. Taxa de natalidade, mortalidade, emigração e
imigração por indivíduo por intervalo de tempo.


       B = B / Nt
       D = D / Nt
       I = I / Nt
       E = E / Nt


       A equação Nt+1 = Nt + B – D + I – E, pode
       ser reescrita
       Nt+1 = Nt (1+ B – D + I – E)
                    Dinâmica de populações

Dividindo os dois lados da equação por Nt, lembrando que Nt / Nt-1 = λ
e que λ - é a taxa anual de aumento da pop, nós teremos:




                       λ=1+B–D+I–E




 Quando B + I > D + E, a pop terá seu número multiplicado por λ (taxa
 anual de aumento da pop) cada ano, resultando em crescimento
 exponencial.
                    Dinâmica de populações



Para calcular N após x anos, para uma pop que inicia com Nt indivíduos,
usa-se a equação que expressa o aumento exponencial.

 Nt+x = Nterx                 ln λ = r

  e = log Nat
  r = taxa intrínseca do aumento natural da pop.

A taxa de aumento da pop. por geração é chamada de taxa reprodutiva
líquida



 R0 = Nt+r / Nt                R0 = Σlxmx
Begon & Mortimer 1986
Odum 1988
                        Ciclo de vida




Importante: conhecermos o ciclo de vida da pop. estudada, os fatores
ambientais têm impacto diferente dependendo do estágio de vida.
        a) muitas gerações dentro de um ano
        b) uma geração dentro de um ano
        c) ciclo de vida dura vários anos
        Ciclo de vida
Semélparas – único evento
reprodutivo
Iteróparas – vários momentos
reprodutivos, sazonais ou contínuos
                          Ciclo de vida


Para monitorar e examinar os padrões de mortalidade dependendo da
idade ou estágio, usamos a tabela de vida.
Curvas de sobrevivência
        Mostra ao longo do tempo, o declínio numérico da população
        Modelo de probabilidade de sobrevivência entre as várias
        idades
                            Curva de sobrevivência
As curvas traçadas a
partir dos dados da
tabela de vida podem
ser muito instrutivas .
Quando são plotados
os dados de
sobrevivência (lx) ao
longo do tempo,
origina-se a curva de
sobreviência




Tipo I – altamente
convexa (mortalidade
baixa até próximo do
final da duração da
vida)

Tipo II – taxa de
sobrevivência
constante,

Tipo III – altamente
côncava (mortalidade
alta durante os estágios
iniciais de vida). Típico
de espécies que
produzem muita prole.                           Akcakaya et al. 1999
          Curva de sobrevivência


                                                      Erophila verna




Baixa densidade: tipo I
Densidade média: tipo II (idades avançadas)
Alta densidade: tipo II (estágios iniciais de vida)
                      Banco de sementes

Se as sementes permanecerem viáveis após um ano a planta que aparenta
ter seu ciclo de vida anual, não pode ser considerada como anual.

                                           No banco de semente são
                                           encontradas, no geral espécies
                                           de ciclo de vida curto.
                       História de vida

O estudo da evolução da história de vida busca por padrões e por
explicações para esses padrões.
Cada história de vida é única
Muitas vezes queremos relacionar a história de vida com os ambientes nos
quais as espécies evoluíram.
Precisamos então, reunir, classificar e comparar todas as características e
relacioná-las ao ambiente
Poderemos buscar associações entre características da história de vida e
entre elas e o meio
Muitas vezes o ambiente onde a espécies é encontrada não é o mesmo que
ela evoluiu
A existência de uma característica de história de vida pode limitar a possível
gama de outras características de história de vida
                       História de vida
Na seleção natural, o ambiente seleciona as características que tiverem
maior sucesso, por deixar mais descendêntes.

Estes aspectos que favorecem algumas espécies em alguns ambientes
representam estratégias de história de vida dos organismos.

Algumas destas estratégias são: a idade e tamanho mínimos dos
indivíduos no início da fase reprodutiva, época de reprodução, “trade-off”
entre prole com muitos indivíduos pequenos e poucos indivíduos grandes,
cuidado parental e a quantidade de energia despendida para a reprodução,
crescimento e para evitar predação.


Cada indivíduo, cada espécie, cada pop. tem sua estratégia de historia de
vida própria.
História de vida




 O que é Trade-off?
                       “Trade-off”


Demanda conflitante
Cobertor curto
Compromisso fisiológico


É uma relação negativa entre duas características da história de vida,
em que aumentos em uma estão associados a decréscimos na outra


Porém, em condições ótimas podem ocorrer correlações positivas
                         “Trade-off”

Trade-off ou tradeoff é uma expressão que define uma situação em que
há conflito de escolha.

De um modo geral podemos ver que as estratégias adotadas pelas
plantas ou animais é um compromisso de alocação de energia a vários
aspectos da sua história de vida, as quais contribuem para o fitness
(aptidão) total. O resultado é um grupo de características as quais foram
favorecidas pela seleção natural.

Trade-off entre metabolismo primário e metabolismo secundário

Trade-off entre crescimento e reprodução

Trade-off entre grande produção de prole e cuidado parental.
                   História de vida




Existe algum padrão, onde algumas características sejam sempre
encontradas associadas com outras ou com o ambiente.
                        Seleção r e k
Seleção r e seleção k ou r estrategista e k estrategista

O ambiente seleciona espécies k ou r e as espécies são r ou k
estrategistas

A razão entre energia reprodutiva e energia de manutenção varia não
apenas com o tamanho dos indivíduos e com os seus padrões
bionômicos, mas também com a densidade pop. e com a capacidade
de suporte.

As espécies com alto potencial biótico (r) tendem a ser selecionadas
em ambientes não densamente habitados ou em ambientes ou em
ambientes sujeitos a perturbações periódicas.

As espécies que repartem a energia em favor da manutenção e de
uma melhor capacidade competitiva são mais bem sucedidas sob
densidades de k ou sob fatores físicos estáveis.
                      Seleção r e k



Pop. que exibem forma de crescimento em J são de estratégia r,
bons pioneiros e conseguem explorar os recursos rapidamente,
apresentando maior elasticidade às perturbações.


Pop. que crescem mais lentamente são bem adaptadas às
comunidades maduras, mais resistentes e menos elásticas às
perturbações.
A – estádios pioneiros (seleção r)        Odum 1988
B, C e D – estádios maduros (seleção k)
Begon & Mortimer 1986
Odum 1988
         Universidade Federal do Ceará
           Departamento de Biologia
     Ecologia de Populações e Comunidades




Fluxo de indivíduos e tabela de vida




               Professora Roberta Boscaini Zandavalli
                      zandavalli@yahoo.com.br
Parâmetros de estrutura, Parâmetros de dinâmica,
      Fluxo de indivíduos e Tabela de vida
       Parâmetros de dinâmica


Natalidade, mortalidade, imigração e emigração




   Estrutura, Padrão e Processo



     Parâmetros de estrutura

     Densidade, freqüência e abundância
                      Parâmetros de estrutura


Densidade – é o tamanho da população em relação a alguma unidade de
espaço. Geralmente é avaliada e expressa como o número de indivíduos ou
a biomassa da população por unidade de área ou volume.

Por exemplo: 200 árvores por hectare, 500 mil diatomáceas por metro
cúbico de água.

Densidade bruta e densidade ecológica

Bruta – número ou biomassa por unidade de espaço total
Ecológica – número ou biomassa por unidade de espaço do habitat (área
ou volume disponível que realmente pode ser colonizada pela população).

Exemplo da cegonha e do peixe (Odum)
                     Parâmetros de estrutura



Abundância relativa – número de indivíduos por um tempo determinado.

Exemplo: números de aves observadas por hora.


Freqüência de ocorrência – porcentagem das amostras ocupadas por uma
espécie.
Exemplo: espécie A – freqüência de 100%
         espécie B - freqüência de 60%
         espécie C – freqüência de 10%

Em estudos descritivos da vegetação, a densidade e a freqüência são
combinadas, fornecendo um índice de valor de importância para cada
espécie.
                        Dinâmica de Populações


Oscilações e flutuações

Dizer que uma pop. se estabilizou ou que entrou em equilíbrio com o ambiente
não significa que o número de indivíduos dessa pop. passe a permanecer
rigorosamente constante.

Sempre há variações, porque a capacidade suporte do ambiente varia,
aumentando e diminuindo ao redor de um nível médio. equilíbrio das pop. é
dinâmico.


Essas variações na capacidade de suporte permitem variações no número de
indivíduos da pop., as quais, quando pequenas e regulares, chamam-se de
oscilações; quando abruptas e acentuadas, chamam-se flutuações.
                      Dinâmica de Populações

As variações na natalidade + imigração e mortalidade + emigração,
resultam nas oscilações e as flutuações.

Às vezes esse equilíbrio é rompido bruscamente. Pode acontecer que o
número de indivíduos de uma pop. aumente intensa e rapidamente,
provocando uma verdadeira “explosão demográfica”.

Por exemplo: nuvens de gafanhotos que destroem quilômetros de
plantações ou o aumento de algas marinhas responsáveis pela maré
vermelha.

Pode também acontecer o contrário : o número de indivíduos cai num
nível tão baixo que a pop. não se recupera mais, entra em extinção.

Não é apenas na fase de equilíbrio que ocorrem oscilações e flutuações.
Essas variações no número de ind., principalmente as oscilações, ocorrem
também na fase de crescimento pop.
                            Fluxo de indivíduos


Para animais, o método mais comum é de captura e recaptura – pode-se medir
a taxa de perdas (morte e emigração) e a taxa de aumento (natalidade e
imigração).

Captura, marca e solta alguns animais em duas ou mais ocasiões. A pop. estará
constituída de alguns indivíduos marcados e outros não.

Se indivíduos marcados forem recapturados na mesma proporção a pop. está
fechada.

Exemplo: foram marcadas 109 trutas por segundo, posteriormente 107 peixes
foram capturados, dos quais 57 estavam marcados. Proporção da pop. marcada =
57/107 = 0,53. Pop. estimada = tamanho da pop. marcada / proporção marcada =
109/0,53 = 206

Para plantas – estimativa da dispersão e da colonização.
                                Tabela de vida


Uma imagem completa da mortalidade de uma pop. é dada de forma sistemática
pela tabela de vida, um dispositivo estatístico desenvolvido por demógrafos
humanos.

Raynond Pearl foi o primeiro a introduzir a tabela de vida na biologia, quando a
aplicou a dados obtidos de estudos com mosca da fruta (Pearl & Parker 1921).

Deevey (1947, 1950) construiu tabelas de vida para várias pop. naturais. Depois
de Deevey, muitas tabelas de vida foram publicadas para as mais diversas pop.
naturais e experimentais.