A representação da teia trófica

Teias tróficas e comunidades

Predação é um processo chave

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

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

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.)

Adaptações estruturais de plantas(espinhos, pelos, cascas das sementes, resinas

adesivas)

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

Exemplo ClássicoCiclo Lince/Lebre

(baseado em peles vendidas)

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

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!

Refúgios inacessíveis para os predadores

Refúgios das presas através do tamanho

Mudanças evolutivas desejáveis para a presa

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?

Teias alimentares

⇒ Cadeias alimentares

⇒ Teias alimentares

⇒ Conectância =

No LigaçõesNo Ligações possíveis

No Ligações possíveis:

N (N – 1)_________

2

⇒ Onivoria: alimentação em mais de um nível

⇒ Problemas para classificar: Aedes spp. Fitoplancton marinho: ¼ de biomassa pode vir de bactérias

mais bacteriovoria em maior profundidade⇒ (Zubkov & Tarran. 2008. Nature 455:224).

⇒ Compartimentação: em geral refletem habitats

água doceterrestremarinho

⇒ Controles:

Carnívoros secundários

Carnívoros primários

Herbívoros

Produtores

1 2 3 4Níveis tróficos

B/compet.

B/compet.

B/compet.

B/compet.

B/compet.

B/compet.

T/pred. T/pred.

T/pred.

T/pred.

Cascata trófica

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

g/l 200

100 0

salinidade

n/m

3 6030

0

densidade Trichocorixa

mg/

m3 100

00100 0,1

densidadeArtemia

%/d

ia 12060

0

taxa pastoreio

mg/

m3

105

0Clorofila a

sech

i (m

)

105

0

transparênciaágua

1973 1985-6 1986-90 Ano

Um exemplo

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

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)

plantas plantas +herbívoros

plantas +herbívoros +1 predador

plantas +herbívoros +4 predadores

Bio

mas

sa (g

m-2) 100

80

60

40

20

0

Den

sida

de h

erbí

voro

(ind

ivíd

uos

m-2) 10000

8000

6000

4000

2000

0c c

b

ab

ab

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.

⇒ Cadeias em geral com 2 a 5 níveis; frequentemente 3 ou 4.⇒ Hipóteses para explicar poucos níveis a) fluxo de energia ↑ produtividade, ↑ maior número níveis ↑ eficiência transferências, ↑ número níveis ⇒ 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 ⇒ por que não predar herbívoros ?

c) susceptibilidade de predadores à perturbações

Biocomplexidade: além da listagem

Diversidade de espécies

10 152 9 145 158 141 1174 63 13

EB CA F

Estrutura: relação entre espécies

Diversidade de interaçõesuma comunidade campestre na Inglaterra

Dawah et al. (1995). Structure of the parasitoid communities of grass-feeding chalcid wasps. J. Anim. Ecol. 64 708-720

Diversidade de interaçõesuma floresta tropical em Porto Rico

Waide & Reagan (orgs) 1996. The Food Web of a Tropical Forest. Univ. Chicago Press.

Espécies tróficas

• Predação pode eliminar espécies da comunidade

• Coexistência mediada pelo predador– Reduz a pressão exercida pela competição

• Predadores como espécies-chave

Intensidade de predação

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)

Pisaster

quítons2 spp.

chapeuzinhochines 2 spp.

bivalves1 sp.

cracas3 spp.

Thais

Mitella

3 - 41 5 - 5 27 -37 1 - 363 -12X - 2

5 - 10 95 - 90

números - calorias

(Paine 1966)

⇒ Espécies chaves

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.

Paine (1966). American Naturalist.

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

Foto: Dave Cowleshttp://rosario.wwc.edu/inverts/Mollusca/Bivalvia/Mytiloida/Mytilidae/Mytilus_californianus.html

Mitella polimerus

Mytilus californianus e Pisaster ochraceous

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

Pisaster

quítons2 spp.

chapeuzinhochines 2 spp.

bivalves1 sp.

cracas3 spp.

Thais

Mitella

3 - 41 5 - 5 27 -37 1 - 363 -12X - 2

5 - 10 95 - 90

números - calorias

(Paine 1966)

⇒ Espécies chaves

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 !!!

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)

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

A representação da teia trófica


Jordano et al. (2006). Oikos.


Jordano et al. (2003). Ecology Letters.


Gruber et al. (2009). The Open Ecology Journal.


Almeida-Neto et al. (2008). Oikos.


Lewinsohn et al. (2006). Oikos.

A análise quantitativa da teia trófica

Gruber et al. (2009). The Open Ecology Journal.

A vulnerabilidade da teia trófica

Co-extinções: efeito dominó

multiplicador de extinções pouco conhecido

Avaliações ainda iniciais

Koh et al. 2004, Science 305:1632

Aplicações práticas

Eutrofização em lagos e reservatórios


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)


Biomanipulação de cadeias tróficas

Lago Mendota (Wisconsin, EUA)

Estoque de alevinos de duas espéciesde peixes antes e após a biomanipulação

Espécies se alimentam de zooplânton

Lathrop et al. (2002)


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)

Aplicações práticasControle biológico

Antes da introdução do besouro

Dominância de macrófitas

Depois da introdução do besouro

Sem macrófitas

Cyrtobagous salviniae

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A representação da teia trófica