Teias tróficas e comunidades

ecologia

1. Teias tróficas e
comunidades

2. Predação é um processo chave

3. Predação
•Definição padrão: um indivíduo (predador) come
outro indivíduo (presa)
•Conceito amplo (caça, herbivoria, parasitismo,
etc)
•Relação desarmônica mais estudada em
ecologia
•Alta significância ecológica e evolutiva

4. Adaptações de predadores
(forma e função relacionada com a dieta)
•À medida que as presas aumentam
de tamanho, tornam-se mais
difíceis de capturar e os
predadores se tornam mais
especializados
•Mobilidade
•Órgãos de sentido (visão, olfato)
•Estruturas bucais e aparelho
digestivo relacionados com a dieta

5. A percepção do risco da predação: presas desenvolvem
adaptações para evitar seus predadores
•Refúgios físicos e funcionais
(tamanho)
•Escape (sentidos aguçados e
velocidade)
•Coloração (críptica/coloração
de advertência)
•Adaptações estruturais e
químicas nas plantas e animais
(cheiros ruins, secreções
nocivas, espinhos, carapaças,
etc.)

6. Adaptações estruturais de plantas
(espinhos, pelos, cascas das sementes, resinas
adesivas)

7. Resultados possíveis da predação
•1. População de predadores tem pouco efeito na
abundância da população de presas
•2. População de predadores erradicam a população
de presas (o que pode levar a extinção do predador
por falta de alimento)
•3. Populações de predadores e presas coexistem
em um equilíbrio dinâmico

8. Exemplo Clássico
Ciclo Lince/Lebre
(baseado em peles vendidas)

9. Exemplo clássico!
A lebre da neve e
o lince
canadense
exibem ciclos
clássicos com
periodicidade de
10 anos.
A lebre alimenta-se
de raízes
(embaixo da
neve); o lince
alimenta-se
primariamente
da lebre.A

10. Mudanças evolutivas desejáveis
para o predador
Desenvolvimento de moderação por parte dos
predadores
- diversificação de presas,
- preferência por presas idosas ou juvenis,
- redução na própria eficiência de captura,
- mecanismos de territorialidade
Predadores não moderados se extinguem!

11. Refúgios inacessíveis para os
predadores
Refúgios das presas através do
tamanho
Mudanças evolutivas desejáveis
para a presa

12. Sistemas complexos com muitas espécies de
presas e predadores
Sistemas com refúgios espaciais ou de tamanho
Sistemas nos quais os predadores selecionam
preferencialmente as presas de menor valor
reprodutivo
O que favorece a “estabilidade” de
sistemas de presas e predadores?

14. Teias alimentares
Þ Cadeias alimentares
Þ Teias alimentares

Þ Conectância =
N
o
Ligações
N
o
Ligações possíveis
N
o
Ligações
possíveis:
N (N – 1)
_________
2

15. Þ Onivoria: alimentação em mais de um nível
Þ Problemas para classificar:
Aedes spp.
Fitoplancton marinho: ¼ de biomassa pode vir de bactérias
mais bacteriovoria em maior profundidade
Þ (Zubkov & Tarran. 2008. Nature 455:224).

16. Þ Compartimentação: em geral refletem habitats
água doceterrestremarinho

17. Þ Controles:

Carnívoros secundários
Carnívoros primários
Herbívoros
Produtores
1 2 3 4
Níveis tróficos
B/compet.
B/compet.
B/compet.
B/compet.
B/compet.
B/compet.
T/pred. T/pred.
T/pred.
T/pred.
Cascata trófica

18. A cascata trófica é um importante mecanismo na regulação em
cadeias tróficas
Cascatas tróficas podem emergir a partir de efeitos diretos entre
populações, no qual predadores consomem suas presas e,
portanto, diminuem a abundância de presas que influenciam
níveis tróficos inferiores
Porém, as cascatas tróficas também podem emergir a partir de
efeitos comportamentais indiretos, nos quais as presas alteram
seu comportamento de forrageamento em resposta ao risco de
predação
CASCATAS TRÓFICAS

20. g
/
l
200
100
0
salinidade
n
/
m
3
60
30
0
densidade
Trichocorixa
m
g
/

m
3100
00
100
0,1
densidade
Artemia
%
/
d
ia120
60
0
taxa
pastoreio
m
g
/

m
3
10
5
0
Clorofila a
s
e
c
h
i
(
m
)
10
5
0
transparência
água
1973 1985-6 1986-90
Ano
Um exemplo

22. Controle de produtores: tentando generalizar...
“de baixo para cima” produtores vivem bastante (?terrestre)
“de cima para baixo”: produtores vivem pouco (?aquático)
Por que o mundo é verde?
1)Hairston et al. (1960): predadores controlam herbívoros
2)Murdoch (1966): mundo espinhento e de sabor desagradável

23. Todas cascatas são molhadas?
Cascatas devem ser mais comuns nas seguintes situações:
1)hábitats discretos e homogêneos;
2)dinâmica de pop. presas são rápidas em relação a consumidores;
3)a presa comum tende a ser consumida por todos;
4)níveis tróficos tendem a ser discretos com interações fortes.
Ambientes pelágicos de lagos, bentos de rios e costões rochosos
tendem a atender as situações acima.
Em comunidades ricas: relações difusas tamponariam efeitos,
embora ainda assim possam existir como:
“gotas” tróficas (cascatas em nível de espécies)

24. plantas
plantas
+
herbívoros
plantas
+
herbívoros
+
1 predador
plantas
+
herbívoros
+
4 predadores
B
io
m
a
s
s
a

(
g

m
-
2
)
100
80
60
40
20
0
D
e
n
s
id
a
d
e

h
e
r
b
í
v
o
r
o

(
in
d
iv
í
d
u
o
s


m
-
2
)
10000
8000
6000
4000
2000
0
c
c
b
a
b
a
b
a
Fonte: Finke, D.L. & R.F. Reno. 2004. Predator diversity dampens trophic cascades. Nature 429: 407-410
Efeitos não esperados:remoção de um competidor pode diminuir densidade de outro.
remoção de um predador pode causar diminuição densidade presa.

25. Þ Cadeias em geral com 2 a 5 níveis; frequentemente 3 ou 4.
Þ Hipóteses para explicar poucos níveis
a) fluxo de energia
­ produtividade, ­ maior número níveis
­ eficiência transferências, ­ número níveis
Þ Meta-análise rejeitou hipótese, embora ambientes mais
produtivos contenham maior S; “chance” de existir várias
cadeias dentro da teia
b) restrições de comportamento e forma de predadores
- predadores teriam que ser cada vez maiores
- áreas de vida teriam que ser cada vez maiores
Þ por que não predar herbívoros ?
c) susceptibilidade de predadores à perturbações

26. Biocomplexidade: além da listagem
Diversidade de espécies
10 152 9 145 158 141 1174 63 13
EBCA F
Estrutura: relação entre espécies

27. Diversidade de interações
uma comunidade campestre na Inglaterra
Dawah et al. (1995). Structure of the parasitoid communities of grass-feeding chalcid wasps. J. Anim. Ecol. 64 708-720

28. Diversidade de interações
uma floresta tropical em Porto Rico
Waide & Reagan (orgs) 1996. The Food Web of a Tropical Forest. Univ. Chicago Press.
Espécies tróficas

29. •Predação pode eliminar espécies da comunidade
•Coexistência mediada pelo predador
–Reduz a pressão exercida pela competição
•Predadores como espécies-chave
Intensidade de predação

30. Espécies chaves
-- Espécies importantes na comunidade; sua retirada causa grandes
mudanças na composição e abundância relativa de muitas spp.
-- Em geral relacionado a relações tróficas
-- Exemplos: Pisaster sp., Onças (predadores de topo)
Palmito, Araucária (provisão de recursos, às vezes em
épocas de escassez)

31. Pisaster
quítons
2 spp.
chapeuzinho
chines 2 spp.
bivalves
1 sp.
cracas
3 spp.
Thais
Mitella
3 - 41
5 - 5
27 -37
1 - 3
63 -12X - 2
5 - 1095 - 90
números - calorias
(Paine 1966)
Þ Espécies chaves

32. Evidência empírica
Comunidades em costões rochosos:
–Pisaster (estrela-do-mar),
predador de topo
–Teia trófica relativamente
estável (constante)
–Pisaster alimenta-se de
outro predador Thais
(caramujo), e quítons,
cracas, lapas, bivalves, e
outros moluscos
–Thais alimenta-se de
bivalves e cracas
Paine (1966) American Naturalist.

33. Paine (1966). American Naturalist.

36. http://www.canalciencia.ibict.br/pesquisas/pesquisa.php?ref_pesquisa=196

38. Foto: Dave Cowles
http://rosario.wwc.edu/inverts/Mollusca/Bivalvia/Mytiloida/Mytilidae/Mytilus_californianus.html
Mitella polimerus

39. Mytilus californianus e Pisaster ochraceous
Foto: Dave Cowles http://rosario.wwc.edu/inverts/Mollusca/Bivalvia/Mytiloida/Mytilidae/Mytilus_californianus.html

41. Pisaster
quítons
2 spp.
chapeuzinho
chines 2 spp.
bivalves
1 sp.
cracas
3 spp.
Thais
Mitella
3 - 41
5 - 5
27 -37
1 - 3
63 -12X - 2
5 - 1095 - 90
números - calorias
(Paine 1966)
Þ Espécies chaves

42. Espécies engenheiras
-- “Organismos que direta ou indiretamente modulam a disponibilidade
de recursos (outros que não eles mesmos) para outras espécies,
causando mudanças no estado físico de materiais bióticos e abióticos”
Jones, Lawton e Shachak (1994). Oikos 69:373-386.
-- Dois tipos:
Engenheiros autogênicos: mudam o ambiente a partir de seu
próprio corpo (tecidos vivos ou mortos)
Exemplos: Árvores de florestas;
“Explosão” algas planctônicas mar
Plantas que retém água em cavidades
Engenheiros alogênicos: mudam o ambiente transformando materiais
biológicos ou não de um estado físico para outro
Exemplos: Castor
“Bioturbators”
Minhocas
Cupins de montículo
Elefantes
Homo sapiens também !!!

46. Prochilodus mariae
(Curimbatá ou Curimba)
Flecker, A.S. 1996. Ecosystem
engineering by a dominant detritivore in
a diverse tropical stream. Ecology
77:1845-54.
fotos: A.S. Flecker
foto: M. Landines (Fishbase)

47. Flecker, A.S. 1996. Ecosystem engineering
by a dominant detritivore in a diverse tropical
stream. Ecology 77:1845-54.

48. A representação da teia trófica

49. A representação da teia trófica
Jordano et al. (2006). Oikos.

50. A representação da teia trófica
Jordano et al. (2003). Ecology Letters.

51. A representação da teia trófica
Gruber et al. (2009). The Open Ecology Journal.

52. A representação
da teia trófica
Almeida-Neto et al. (2008). Oikos.

53. A representação da teia trófica
Lewinsohn et al. (2006). Oikos.

54. A análise quantitativa da teia trófica
Gruber et al. (2009). The Open Ecology Journal.

55. A vulnerabilidade da teia trófica
Co-extinções:
efeito dominó
multiplicador
de extinções
pouco
conhecido
Avaliações
ainda iniciais
Koh et al. 2004, Science 305:1632

56. Aplicações práticas
Eutrofização em lagos e reservatórios

57. Aplicações práticas
Biomanipulação de cadeias tróficas
Qual o objetivo?
- Melhorar a qualidade da água por meio da redução do
fitoplâncton e diminuição da turbidez da água.
Como é feito?
-Indução do aumento da predação do zooplâncton sobre o
fitoplâncton
- Redução da biomassa de peixes zooplanctívoros
(pesca ou introdução de peixes pícivoros)

58. Aplicações práticas
Biomanipulação de
cadeias tróficas
Lago Mendota (Wisconsin, EUA)
Estoque de alevinos de duas
espécies
de peixes antes e após a
biomanipulação
Espécies se alimentam de
zooplânton
Lathrop et al. (2002)

59. Aplicações práticas
Controle biológico
Introdução de um inimigo natural
- Controle populacional de uma praga
Melhor que usar pesticidas (herbicidas, inseticidas, etc)
Funciona se o predador/parasitóide for especialista
Problemas com predadores/parasitóides generalistas
Exemplos:
- Coelhos na Austrália
- Serpentes na Austrália
- Besouros no lago Moon Darra (Austrália)

60. Aplicações práticas
Controle biológico
Antes da introdução do besouro
Dominância de macrófitas
Depois da introdução do besouro
Sem macrófitas
Cyrtobagous salviniae