A Ecologia de Comunidades

ESTUDOS PARA P1 ECOCOM
Defina e dê exemplos:

1. Comunidade

Conjunto de espécies que ocorrem em uma área e em um determinado momento. São interações espaciais, taxonômicas ou dinâmicas, com diferentes níveis entre as espécies. Tem como base a diversidade (taxonômica, genética ou de ecossistemas) e não são estáticas.

1. Grupo funcional

Grupo de espécies que se baseia em características da história de vida ou seu papel na comunidade (reprodução no mesmo local, mesmo hábito, estrutura morfológica similar, carnívoros, herbívoros, etc.). Exemplos:

Guildas: grupo de indivíduos sem parentesco que compartilham uma função na comunidade, geralmente, utilizando o mesmo recurso.

Taxocenose: grupo de espécies próximas taxonomicamente, ou seja, estudos de comunidades separadamente por grupos como serpentes, mamíferos, insetos, etc.

1. Ecologia de comunidades

Busca entender a biodiversidade, sua origem, manutenção e distribuição da diversidade no espaço-tempo.

1. Padrões locais/regionais/global

Diferentes escalas para estudo das comunidades:
Padrões locais: condições físicas do local definirão as interações entre espécies.
Padrões regionais: padrões de dispersão e extinção compreendidos pelas condições e características físicas das interações.
Padrão global: especiações, dispersão e extinção permitem compreender as condições e características das interações.

1. Estrutura das Comunidades:

Duas comunidades com as mesmas espécies podem ser diferentes pelo número de indivíduos para cada espécie, tendo diferentes relações e estrutura.

1. Compare teoria neutra e de nicho

Na teoria Neutra, os indivíduos são ecologicamente equivalentes e possuem a mesma probabilidade de reprodução, morte, especiação e colonização de novos habitas. Em contrapartida, a teoria de Nicho não possui essa equivalência, sendo que o nicho em si é a capacidade dos organismos de ocuparem determinados habitats de acordo com suas restrições fisiológicas. As probabilidades citadas serão definidas de acordo com isso, bem como a disponibilidade de recursos.

1. Conceitos de nicho

• Hutchinson:

Define nicho fundamental como as necessidades básicas à sobrevivência da espécie na ausência de interações com outras espécies e o nicho realizado como as condições que possibilitam a sobrevivência de uma população estável na presença de outras interações. Sendo assim: Nicho fundamental > Nicho realizado. -> A sobreposição de nichos tem uma menor capacidade para o uso de recursos.

Definido como o hipervolume n-dimensional, descreve quantitativamente as condições ambientais que uma população poderá persistir em determinada área, estudando as possíveis variáveis de persistência da espécie. A porção multidimensional definirá um ponto entre as diferentes variáveis como ótimo para aquela espécie.

• Mac Arthur;

Conceito operacional para Hutchinson, considera poucos eixos críticos (principalmente os relacionados à competição).

• Como potenciais competidores coexistem em uma mesma comunidade?

Na verdade, duas espécies que dividem o mesmo nicho não coexistem, pois não há plasticidade. Ocorre então a diferenciação de nicho, na qual há diferenças no uso de recursos e tolerâncias ambientais, diminuindo a competição e possibilitando a coexistência.

Espécies podem evoluir simpatricamente (diferenças genéticas com mesmo parental) para realizar o deslocamento de caracteres e assim, o nicho ser diferenciado. Pode haver, também, a partilha de recursos, quando há alguma diferença morfológica entre as espécies coexistentes.

1. Diversidade

É definida pelo número absoluto de espécies em uma comunidade (riqueza), bem como pela abundância relativa das mesmas.

1. Riqueza em espécies / Abundância relativa / composição das espécies / Equitabilidade

• Riqueza em espécies: Número absoluto de espécies na comunidade.
• Abundância relativa: Número de indivíduos para cada espécie.
  -Define do quanto uma espécie é comum ou rara.
  -Pode diferencias espécies com mesma riqueza.
  -Uma abundância relativa homogênea define uma comunidade mais diversa.
  -Em maiores escalas, é mais difícil definir esta abundância.
• Composição das espécies: Entender quais espécies compõem a comunidade e saber quem é quem dentro da mesma, para entender quem será mais comum ou raro, de acordo com os padrões físicos estudados.
• Equitabilidade: Define a quão homogênea é a distribuição da abundância relativa.

1. Medidas de diversidade em ecologia

A riqueza de espécies e a equitabilidade definirão o quão diverso será a comunidade.

1. Explane os índices de diversidade / distribuição de abundâncias

• Os índices de diversidade unem os parâmetros de riqueza e abundância para compreender a diversidade.
• Simpson: A diversidade (D) varia de 1 a S (Número de espécies na comunidade) e quanto maior seu valor, mais diversa a comunidade. Se D=S, a abundância relativa das espécies é igual e o valor de D é máximo; se D>S, não há igualdade.
• Shannon-Wiener: H’ aumentará junto com a diversidade e terá seu valor máximo quando a abundância relativa das espécies for igual. Neste índice, as espécies comuns são mais representativas.
• OBS: Ambos os índices não consideram a distribuição das espécies, sendo somente a riqueza e abundância. Um valor aproximado entre os índices permite interpretações erradas, principalmente para espécies com riqueza próxima, sendo necessária a comparação da diversidade a outros índices como dominância, abundância e até mesmo a riqueza.
• Distribuição de abundâncias relativas: Equivalente a curva do rank de espécies, é a demonstração em gráfico da abundância proporcional (relativa) x o rank de abundâncias (do maior número de espécies para o menor). Ao encontrarmos uma reta mais inclinada, há maior dominância e, portanto, menor equitabilidade.

1. Cite as considerações sobre riqueza

• A riqueza aumenta com o tamanho da amostra.
• Para comparação de áreas, o tamanho da amostra (esforço amostral) deve ser igual, assumindo a premissa de que maior esforço é igual a maior riqueza.
• A amostragem é muito importante e só deve ser parada quando ocorre uma estabilização da curva de acumulação de espécies = Curvas de rarefação (permite saber se toda a riqueza de uma localidade foi encontrada). Os gráficos podem ser: riqueza x amostras ou riqueza x número de indivíduos.
• Caso a curva não estabilize, os índices de riqueza (por extrapolação) independem da distribuição de espécies, utiliza-se Jacknife, o qual estima a riqueza total baseada na riqueza observada junto a um parâmetro calculado a partir de espécies raras e número de amostras.
• Rarefação: Cálculo do número esperado de espécies baseado num tamanho menor de esforço amostral. Este índice definirá se a riqueza será real ou não, sendo em função do número de indivíduos. Também permite a comparação entra amostras, sendo possível observar a diversidade e riqueza entre comunidades.
• A riqueza é influenciada pela amostra, mas também aumenta com o número de indivíduos.

1. Explane o tema: Partição da diversidade

Tipos de diversidade:

• Alfa: É definido pela diversidade local, ou seja, o número de espécies da comunidade.
• Gama: É um padrão de diversidade regional, sendo o somatório de todas as comunidades, ou seja, número de espécies total.
• Beta: Trata da alteração na composição de espécies entre comunidades, é relacionada a substituição e homogeneidade, sendo relevante para comparação e análise da variação.
  Quanto maior a diversidade beta, maior a alteração na composição, sendo que esta é um número fixo de diferenciação entre duas comunidades com as possíveis mesmas espécies, mas não necessariamente encontradas. Se a diversidade beta é baixa, há pouca variação entre as comunidades e seus ambientes.
  Considera a diversidade taxonômica.
• Filogenética: Medida de diversidade de uma comunidade que incorpora a relação filogenética entre espécies. Cada táxon será uma história evolutiva medida, e quanto mais desta ocorrerem, mais diversa a comunidade. Portanto, maior diversidade genética equivale a maior variação de espécies.
• Diversidade funcional: Assumindo a premissa de que há uma relação estre esta diversidade e um funcionamento e manutenção dos processos das comunidades, o valor e a variação das espécies definirá o funcionamento dessas.
  Ou seja, características funcionais que compõem os fenótipos influenciam nos processos da comunidade e o número de grupos com diferentes funções definirá o quão diverso será a comunidade.
  A análise do número de espécies dentro do grupo funcional permite observar a diversidade taxonômica.

1. Padrões locais e globais de riqueza

Padrões locais:

• Controlados pelas interações ecológicas e as condições físicas do ambiente, a qualidade deste determina quantas espécies ocorrerão naquele local.
•  Quanto mais heterogêneo e complexo o ambiente, maiores as especializações para o uso de seus recursos. Portanto, maior complexidade estrutural equivale a maior riqueza. E menor uso de um recurso significa maior especialização.
• Relação área e espécies: Maior área é equivalente ao maior número de espécies, por haver maior diversidade de nichos (disponibilidade de recursos e fatores ambientais), bem como maior amostragem (efeito amostral influencia no número de espécies encontrados).
• Maior diversidade genética = menor risco de extinção.
• O efeito de amostragem é maior em ilhas, sendo que quanto maiores elas forem, mais indivíduos serão encontrados.
• Uma maior área é sinônimo de menor perturbação e, portanto, o número de espécies aumenta, assim como haverá maior diversidade de habitat e menor risco de extinção.
• Maior fluxo gênico = maior variabilidade = maior diversidade (exceto para áreas grandes com muita interação).
• Efeito de espécies sob isolamento: Dependerá da taxa de imigração e extinção. Maior isolamento = menor fluxo gênico (menos imigração) = menor variabilidade e, portanto, diversidade.

Padrões globais:

• Processos controladores: migração, especiação e extinção, sendo a controladas pela área geográfica, idade evolutiva e clima.
• Um clima menos variável permite maior estabilidade, e também, um recurso constante facilitará a especialização (nicho mais variável e menor uso de recursos).
• Uma maior área equivale a menor variação por diminuir a taxa de extinção e aumentar a de especiação (maior isolamento geográfico).
• Maior temperatura equivale a mais mutações e, portanto, mais especiações.
• Uma menor sazonalidade (periodicidade) permite maior especialização.
• O padrão latitudinal de espécies define que quanto menor a latitude, maior a riqueza (relação negativa estudada por Willing et. Al – 2003).
• As exceções para este gradiente são as aves marinhas (possuem relação positiva) e a relação entre produtividade marinha e espécies bentônicas, que também são positivamente relacionados.

1. Relações espécie/área

• Estudo demonstrou que número de espécies em uma ilha pequena aumentou muito mais rápido que em ilhas grandes.
• Lei de Darlington: para um número de espécies duplicar, é necessária uma ilha 10x maior, sendo que o número de indivíduos do continente sempre é maior que da ilha. O número de espécies aumenta com a área pela amostragem aleatória, a possibilidade de maiores populações e diminuição do risco de extinção. Uma maior diversidade de habitats com menores efeitos de perturbação, tem maior taxa de especiação.
• Portanto, quanto mais distante da área fonte, maior o número de espécies (mais tempo isolado diminui o fluxo gênico, aumentando também a extinção).

1. Teoria do Equilíbrio

• Relações espécie-área e espécie-isolamento para prever a quantidade de indivíduos na ilha, de acordo com taxas de imigração e extinção.
• A riqueza é constante, mas a composição é dinâmica, sendo definida pela taxa de substituição (turn over).
• O número de espécies em cada ilha reflete um balanço entra taxas de imigração e extinção.
• Uma área funciona como fonte de espécies colonizadoras da ilha.
• A densidade sempre será igual em áreas com tamanhos diferentes e o N do continente será similar ao da ilha. Um maior N equivale a menor probabilidade de extinção.
• A taxa de imigração varia com distância entre as ilhas, assumindo a mesma capacidade de dispersão entre os indivíduos. (relação negativa)
• A taxa de extinção será relacionada ao tamanho da ilha (relação negativa)
• O modelo prevê então o número de espécies, mas não sua composição. Também não considera a diferença entre espécies no modo de migração, interações ecológicas, especiações e alterações ecológicas/geológicas.

Em ilhas com mesma distância da fonte:

• Taxa de extinção em ilhas pequenas > ilhas grandes.
• Número de espécies na ilha grande > na ilha pequena (taxa de imigração constante)

Em ilhas com distâncias diferentes:

• N da ilha mais próxima > ilha mais distante (diferentes taxas de imigração)

Ilha próxima e pequena (Tsn): Alta taxa de substituição com taxas de imigração e extinção altas.
Ilha distante e grande (Tlf): Baixa taxa de substituição, assim como para as taxas de imigração e extinção.