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
A representação da teia trófica
Jordano et al. (2006). Oikos.
A representação da teia trófica
Jordano et al. (2003). Ecology Letters.
A representação da teia trófica
Gruber et al. (2009). The Open Ecology Journal.
A representação da teia trófica
Almeida-Neto et al. (2008). Oikos.
A representação da teia trófica
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
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)
Aplicações práticas
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)
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)
Aplicações práticasControle biológico
Antes da introdução do besouro
Dominância de macrófitas
Depois da introdução do besouro
Sem macrófitas
Cyrtobagous salviniae