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05/05/12
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Predação, Parasitismo, Mutualismo e Coevolução
� Sistema Predador x presa
• Regulação do número de indivíduos;
• Cíclico (Lotka-Volterra);
• Modelo natural inclui outras variáveis que interferem na densidade de predadores e presas;
Imigração, emigração, variáveis ambientais
Predação
� Gause (1934) -> Manipulação em laboratório
• Utilizando protozoários reproduziu o sistema predador – presa
• Paramecium caudatum (Presa) • Didinium nasutum (Predador)
Predação � Espécies juntas num
tubo de ensaio + meio de cultura (bactérias);
� Meio homogêneo e sem interferências
� I. Predadores consumiram todas as presas � Extinção de Didinium � Extinção de Paramecium
Predação
� II. Adicionou sedimentos ao meio de cultura;
Meio heterogêneo
Forneceu um refúgio para a presa
• Didinium = Extinto • Paramecium = Alguns
indivíduos sobreviveram e a população se recuperou
Predação � III. Adicionou novos
indivíduos de cada espécie em intervalos de tempo regulares;
� Imigração � Verificou dois ciclos
completos de presa e predador;
Predação
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� Outros experimentos confirmaram a influência de fatores externos e heterogeneidade ambiental sobre a estabilidade do sistema predador-presa;
� Existem oscilações de predadores e de presas => sistema se regula;
Predação
� Evolução da Predação
� Predadores generalistas => � Se alimentam de um
número maior de presas => � habilidade de lidar com um
maior número de táticas;
Predação
Peixe – lagarto (Synodus saurus)
� Predadores especialistas => Restringem a
alimentação => Lidam com um número menor de táticas;
� Evolução de táticas de escape pode forçar o predador à restringir sua alimentação e, consequentemente diminuir seus recursos e seu nicho;
� Aposematismo, Coloração críptica, Camuflagem, Mimetismo;
Predação
Coloração Críptica Coloração e padronagem dependem de um
comportamento associado;
Predação
Coloração Aposemática
Consequência evolutiva da predação;
Animais impalatáveis ou
venenosos desenvolveram colorações de aviso;
Aprendizagem incorpora-se ao pool genético e manifesta-se como comportamento instintivo
Predação
Mimetismo Espécies palatáveis ou não venenosas imitam as colorações
aposemáticas;
• Batesiano = coloração falsa • Vantajoso para o mímicro e desvantajoso para o modelo e para o predador;
• Mülleriano = várias presas venenosas com o mesmo padrão
• Vespas e abelhas • Benéfico para todas as espécies de presas e para o predador
Predação
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Predação Mimetismo Batesiano
Predação Mimetismo Mülleriano
Predação
� Plantas => sésseis => não dispõem das táticas dos animais;
� Escapam da predação por terem distribuição pontual no tempo e no espaço;
� Variação em abundância e disponibilidade; � Plantas perenes desenvolveram adaptações
morfológicas
� Espinhos, pelos, defesas químicas
Teoria do Forrageamento Ótimo
O que determina a variabilidade da dieta dos predadores?
Para obter alimento o predador gasta energia: 1. Buscando (deslocamento e tempo)
2. Manipulando (perseguindo, lutando, consumindo)
Teoria do Forrageamento Ótimo
Como reduzir gastos?? Generalizando piora na qualidade nutricional
• Especialista: Gasta muito tempo buscando presas muito nutritivas; • Generalista: Gasta pouco tempo na busca e muito tempo manipulando presas pouco nutritivas
Teoria do Forrageamento Ótimo
� Otimização da relação custo x benefício
E = Energia incorporada;
S = Tempo médio de procura
h = Tempo de manipulação
E/h = Ganho líquido
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Teoria do Forrageamento Ótimo
Ave insetívora se alimentando no arbusto: Tempo de busca é grande; tempo de manipulação é pequeno Leão: Tempo de busca é pequeno, de manipulação (perseguição) é grande Ambientes improdutivos: Tempo de busca grande (ex. Bode na caatinga) Ambientes produtivos: Tempo de busca é pequeno (ex. Boi em pastos)
Teoria do Forrageamento Ótimo
� Limitações do modelo:
� 1. Não considera a troca de itens alimentares de acordo com a densidade;
� 2. Não considera a influência de outros fatores (bióticos e abióticos)
Parasitismo
� Relação +/- � O parasita se beneficia do
hospedeiro, embora não o elimine;
� O parasita utiliza um (ou poucos) indivíduos hospedeiros; � Ectoparasita = Fora � Endoparasita = Dentro
Parasitismo
Transmissão
� Segue o princípio da biogeografia de ilhas => afetada pela distância entre os hospedeiros;
� Proximidade taxa de disseminação;
� Sazonalidade favorece a disseminação;
Biogeografia de Ilhas
• O número de espécies em uma ilha é resultado do equilíbrio entre as taxas de imigração/colonização e extinção. Essas taxas dependem de:
1. Distância da Ilha – Continente 2. Tamanho da Ilha
Mutualismo
• Bene5cio mútuo para ambas as espécies envolvidas; • Simbiose: SenAdo original (mais amplo): “viver proximamente ou em conjunto”
– Evolução pela seleção natural aumento de apAdão dos indivíduos envolvidos com relação àqueles que não cooperam
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Mutualismo x Simbiose
• Simbiose => Precisa de contato 5sico; • Hábitat de uma espécie = outra espécie • Definição ampla engloba parasiAsmo • Mutualismo => Não necessariamente há um contato 5sico – Raízes x fungos – Flores x polinizadores
Formiga e Acácia
• Protege a planta contra possíveis compeAdores e herbívoros; – Ataque às outras espécies (limpeza)
• Recompensa: – Pseudomyrmex usa os ori5cios dos espinhos como abrigo;
– Alimenta-‐se da seiva = teor protéico + açúcares
– Relação obrigatória => nenhuma das duas pode sobreviver sem a outra
Controvérsias
– Ambas podem sobreviver independentemente
– Espécies de acácias que não contém formigas produzem compostos químicos que as defendem contra os compeAdores;
+ Evidências...
• Janzen (1966) – Testou a influência das formigas sobre crescimento e sobrevivência das Acácias
– Sul do México – Plantas com e sem formigas – durante 10 meses – Peso galhos sem formigas 10X menor que os contendo formigas;
– Galhos sem formiga = menos da metade de folhas e menos espinhos que os colonizados;
• Pseudomyrmex – Dia + noite proteção conhnua
– Desenvolveram ferrão como o das vespas, danoso para vertebrados herbívoros;
– Impedem a predação de sementes próximas à planta-‐mãe;
Conclusões
• Mutualismo entre formigas e Acácias acompanhado por adaptações nas espécies que aumentam a efeAvidade da associação;
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• Acacia hindsii – Mantém suas folhas ao longo de todo o ano
– Fornecimento conhnuo de alimento
– Outras espécies de acácia perdem as folhas;
• Bene5cios mútuos e adaptações altamente especializadas
Coevolução
MUTUALISMO DE PROTEÇÃO
OU DEFENSIVO
Outros exemplos
• Formigas defendendo plantas -‐ Amazônia
Plantas sem formigas Plantas com formigas
• Peixe Limpador/Cliente • Peixe Limpador/Cliente
Mutualismo Trófico
• Parceiros especializados na obtenção de energia; – Liquens (algas + fungos) – Sem o outro não haveria sobrevivência
• Rhizobium + raízes
– Fixação de Nitrogênio – A bactéria assimila N2, mas só o faz devido à energia fornecida pela planta
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• Dentro do intesAno...
• Associação para aproveitamento de celulose
• Bactérias à ácidos graxos de cadeia curta
• Fungos • Protozoários
Mutualismo Dispersivo
• Adaptações para alimentação; – Língua comprida e com pelos
– Especializado
• Favorecimento da planta;
• Dispersão do pólen; • Néctar como recompensa
Polinização e mutualismo Yucca e mariposa Tege6cula
• Sistema anAgo e muito especializado por ambas as espécies;
Relação obrigatória!! A larva da mariposa não cresce em nenhum outro local e
Yucca não possui outro polinizador.
Yucca e mariposa Tege6cula
• Yucca – EsAgma modificado para receber o pólen; – Pólen grudento e em formato de bola – mariposa carrega facilmente;
• Mariposa – Visitam apenas uma espécie de Yucca – Ovipositam no ovário dentro das plantas – Aparelho bucal modificado para carregar pólen – Comportamento especializado para obter pólen
• Interações entre populações – Evolução de caracterísAcas em função da outra espécie;
– Respostas evoluAvas recíprocas de espécies que interagem
Coevolução Evidências di5ceis de comprovar
Coevolução
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Especialização e Coevolução
• Muitas espécies apresentam especializações, mas o processo de especialização não implica em coevolução;
Como saber se a especialização é resultado de um processo co-evolutivo???
1. Especializações evoluem juntas 2. Adaptações são específicas
3. Respostas recíprocas