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Fatores reguladores das densidades populacionais Natalidade, mortalidade, emigração e imigração A densidade instantânea é fruto da interação destes quatro fatores Taxas de natalidade e mortalidade Taxas: razões entre a variação de duas grandezas, das quais a primeira é dependente da segunda -Leva em consideração os aspectos biológicos da ecologia – a interação dos organismos entre si, conforme seu funcionamento nos ecossistemas; -Os seres humanos não são a única população que modifica e tenta controlar o ambiente – os organismos não se adaptam de forma pacífica às forças físicas e químicas da natureza, mas modificam e regulam ativamente o ambiente físico dentro dos limites impostos pelas leis naturais; -Enfoque bióticos das populações e das comunidades – níveis determinantes sobre a interação entre sistemas genéticos e o ambiente, que determina o curso da seleção natural – não apenas a forma como os organismos individuais otimizam a sua sobrevivência, mas também a maneira pela qual os ecossistemas como um todo modificam-se e estão se modificando ao longo do tempo evolutivo. Densidade: -tamanho da população: (nº de indivíduos ou biomassa) em relação a uma unidade de espaço; -densidade bruta: nº ou biomassa / unidade de espaço; -densidade específica ou ecológica: nº ou biomassa / unidade de espaço do habitat; -abundância relativa: índice relativo ao tempo; -freqüência: índice relativo à ocorrência; -valor de importância: densidade e freqüência combinadas; -métodos para medir a densidade: censo total, amostragem, marcação e recaptura, retirada e método sem área. Natalidade: conceitos básicos A natalidade é expressa por nascimentos, eclosão, germinação ou fissão A taxa de natalidade (potencial reprodutivo) é a relação entre o número de descendentes viáveis e o total da população em um dado lugar, num dado período de tempo Taxas de natalidade Fertilidade é o desempenho potencial da população (capacidade de gerar filhos). Inversamente relacionada com os cuidados parentais Fecundidade é o desempenho reprodutivo efetivo de um indivíduo, população ou espécie (quantidade de descendentes viáveis) Atenção: em inglês é o inverso!!! Natalidade: -capacidade de aumento de uma população (nascimento, eclosão, germinação ou divisão); -natalidade máxima: produção máxima teórica de novos indivíduos sob condições ideais – sendo uma constante para cada população; taxa de natalidade absoluta ou bruta: divisão entre o nº de novos indivíduos produzidos por unidade de tempo; -natalidade ecológica ou realizada: aumento populacional sob condição real ou específica do ambiente – não constante, varia em função do tamanho e composição etária da população e das condições do ambiente físico; taxa de natalidade específica: nº de novos indivíduos produzidos por unidade de tempo, por unidade de população; -Ex: população de 50 protozoários, aumentando por divisão para 150/hora – natalidade bruta: 100/hora e natalidade específica: 2/h/indivíduo (dos 50 originais). Tendências do crescimento populacional Imaginemos um organismo qualquer que produza dois filhotes por geração e morra. Imaginemos que cada um destes filhotes produza por sua vez dois outros descendentes e também morra. O que acontecerá com esta população? O crescimento exponencial Populações com esta tendência dobram a cada geração Este crescimento corresponde ao potencial biótico da espécie, sem fatores limitantes Muitas populações tendem a gerar um “ excesso” de descendentes ao longo do tempo, processo contrabalançado pela mortalidade e emigração Fecundidade e mortalidade no reino animal Espécie No de ovos produzidos por fêmea (fecundidade) Mortalidade (percentagem de ovos fertilizados) (necessária para que as densidades populacionais se mantenham estáveis) Ostra 100 000 000 > 99,9 Bacalhau 9 000 000 >99,9 Salmão 100 000 >99,9 Mariposa 200 99 Ratazana 50 96 Mulher 10 80 Pingüim 8 75 Elefanta 5 60 O crescimento populacional é regulado pela elevação das taxas de mortalidade Mortalidade é a taxa ou percentagem de organismos que morrem entre o momento da fertilização pela geração parental e o momento da reprodução pela nova geração É também o número de mortes por unidade de tempo ou área Taxas de mortalidade são mais variáveis do que as de natalidade. É por isto que expressamos as grandes variações populacionais em termos de mortalidade e não de natalidade Taxas elevadas de mortalidade são uma propriedade intrínseca das espécies animais e vegetais Expectativas de vida variam em função do tempo e do espaço (longevidade fisiológica e longevidade ecológica) Fatores chave responsáveis pelas variações populacionais são aqueles que causam mortalidades altas e variáveis de geração para geração A análise das variações ou mudanças populacionais É mais complicada em organismos cujas gerações se superpõem: peixes, aves e mamíferos É mais fácil em organismos com gerações discretas: insetos O crescimento populacional Estudado pela demografia (teoricamente, no campo ou em laboratório) Uma população cresce em proporção ao seu tamanho Portanto, uma população crescendo numa taxa constante ganha indivíduos cada vez mais rápidamente O crescimento exponencial A curva exponencial corresponde ao potencial biótico (desenvolvimento de uma população com recursos ilimitados e espaço ilimitado) O crescimento exponencial não se sustenta indefinidamente na natureza: o papel dos freios ambientais (taxas de natalidade e mortalidade variáveis e recursos ambientais finitos) O desenvolvimento da população humana: um exemplo de crescimento exponencial sustentado O crescimento geométrico Em muitas populações naturais, a reprodução está restrita a certas épocas do ano, quando os recursos são mais abundantes. O crescimento não é contínuo e as taxas podem variar muito de ano para ano. Este crescimento em intervalos discretos é chamado de crescimento geométrico (por incrementos periódicos) Crescimento e estrutura etária A velocidade de crescimento de uma população depende de sua estrutura etária, na medida em que a contribuição de indivíduos jovens, maduros e velhos para as taxas de natalidade e mortalidade é muito variável A taxa de crescimento é contrabalançada por fatores intrínsecos e externos: a curva logística ou sigmóide O crescimento de muitas populações tem um início exponencial, mas se estabiliza, atingindo uma densidade máxima sustentável, devido aos limites impostos por um suprimento limitado de recursos naturais (aceleração/desaceleração) O número máximo de indivíduos (representado pelo patamar ou assíntota da curva) é uma expressão do estoque limite ou capacidade de suporte do meio considerado para uma determinada população CURVA DE CRESCIMENTO REAL DE UMA POPULAÇÃO Tamanho populacional máximo suportado pelo ambiente Curva de crescimento real Curva de potencial biótico Tempo N o d e i n d iv íd u o s Resistência do meio 4. Forma de Crescimento Populacional - dois padrões básicos de aumento populacional para fins de comparação, segundo as curvas de crescimento abaixo: - a densidade aumenta rapidamente e de forma exponencial, parando abruptamente quando a resistência ambiental ou outro fator limitante se torne efetivo mais ou menos repentinamente - - a população tem aumento inicial lento, depois rapidamente, logo a taxa de aumento diminui aos poucos, à medida que a resistência ambiental aumenta até que o equilíbrio seja atingido e mantido. - não existe nível de equilíbrio, densidade flutua de acordo com os fatores Flutuações populacionais No mundo natural, poucas populações de animais ou vegetais crescem indefinidamente ou se mantêm estáveis. Quase todas são caracterizadas por flutuações temporais e espaciais Estas flutuações podem ser regulares (previsíveis) ou irregulares (imprevisíveis) Os ciclos de variação podem ser sazonais (gradientes térmicos ou de precipitação), anuais (periodicidade reprodutiva) e pluri-anuais (flutuações globais) Variações populacionais de curta escala: o fitoplâncton de lagos Exemplo clássico de variações populacionais de larga escala: a lebre- da-neve e o lince do Canadá (sistema dinâmico) Exemplo clássico de variações populacionais de larga escala: os carneiros na Tasmânia (sistema “estável”) O tamanho de uma população pode ser regulado por fatores independentes da densidade (temperatura, precipitações, secas e eventos catastróficos naturais ou induzidos pelo homem) Mortalidade: -nº de indivíduos que morrem num dado período; -mortalidade ecológica ou realizada: perda de indivíduos sob uma dada condição ambiental – não é constante, varia com as condições populacionais e ambientais; - mortalidade mínima: teórica e constante – representa a perda sob condições ideais ou não limitantes (velhice) – longevidade fisiológica e ecológica; - tabela de vida: representação sistemática da mortalidade de uma população; -Taxa de sobrevivência – interesse maior Distribuição etária: -influencia na natalidade e na mortalidade; -as proporções dos grupos etários de uma população determinam o estado reprodutivo atual da população e indicam o que se esperar do futuro: populações em crescimento rápido – grande proporção de indivíduos jovens; população estacionária: distribuição uniforme das classes de idade; população em declíneo: proporção maior de indivíduos velhos -uma população pode passar por mudanças na estrutura etária sem mudar o seu tamanho; -as populações possuem uma distribuição etária estável (normal) para a qual tendem as distribuições etárias reais; -estrutura etária expressa por três idades ecológicas: pré- reprodutiva, reprodutiva e pós-reprodutiva.