2 nota de Ecologia - Cascatas Tróficas PDF

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Este resumo mostra as cascatas tróficas nas relações entre os seres vivos, e como a relação predador-presa influencia na dinâmica dos ecossistemas....

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1996 – São Luís – Maranhão.

CAMPUS SÃO BERNARDO Hellon Araújo Feitosa Gildenes Coelho Brandão Guiarônio Marques dos Santos

As cascatas tróficas Atividade apresentada á disciplina Ecologia do Curso Licenciatura em Ciências Naturais – LCN, como requisito para obtenção da nota, referente ao período letivo 2015.2 Prof: Leonardo Dominici

São Bernardo 2016

AS CASCATAS TRÓFICAS As cascatas tróficas são fenômenos ecológicos relacionados com os efeitos no tamanho de uma comunidade provocada pelas relações consumidor-recurso nos níveis tróficos. Existem dois tipos de cascatas tróficas. A cascata ascendente ou de cima para baixo (top-down) consiste nos efeitos causados pela remoção de um predador de topo da cadeia alimentar. Por outro lado a cascata descendente ou de baixo para cima (bottomup) consiste nos efeitos causados pela remoção de um produtor, ou consumidor primário. Esta teoria estimulou novas pesquisas na área da ecologia. Cascatas tróficas também podem ser importantes para a compreensão dos efeitos da remoção de predadores de topo das cadeias alimentares, como os seres humanos tem feito através da caça e pesca descontroladas em varias partes do mundo.

CONTROLE DE CIMA PARA BAIXO Todos os organismos necessitam de energia e nutrientes. Deste modo a biomassa total dos ecossistemas são regulados de baixo para cima, isto é, pela disponibilidade de recursos como luz do Sol, nutrientes inorgânicos, água, e outros fatores abióticos. No entanto, em escalas mais localizadas, a abundancia de organismos em níveis tróficos inferiores pode ser amplamente afetada pela sua predação, ou seja, pelo controle de cima para baixo. Muitas vezes os ecossistemas têm sido descritos como controlados de baixo para cima, em que a luz solar estimula a produção de plantas, e por sua vez estimula a produção de animais em níveis tróficos superiores. Mas isto não é tudo. Uma maneira simples de visualizar o controle de cima para baixo é o seguinte: o predador mata a presa e a população de presas é reduzida, por isso quando o predador é removido a população de presas aumenta. Por exemplo, grandes predadores como lobos foram extintos da grande parte dos EUA e veados tornaram-se mais abundantes, virando uma praga em muitas áreas. O aumento na população de veados levou ao declínio de plantas como prímulas e jovens carvalhos negros. Outros exemplos claros da forte evidência do controle de cima para baixo foi visto no ambiente marinho. Na costa do Pacifico da América do Norte há florestas de kelp, uma alga gigante. Essas algas são predadas por ouriços-do-mar, que por sua vez, são predados por lontras marinhas. Quando as populações de lontras foram reduzidas, devido a caça e devido a predação de orcas, as populações de ouriços-do-mar cresceram descontroladamente e predaram uma grande quantidade de algas. Quando o controle da população de presas ocorre por meio de seus predadores, o nível mais baixo após eles é bastante afetado. Controle de cima para baixo e comportamento: a ecologia do medo Os predadores podem afetar a população de suas presas sem realmente mata-las e comelas, mas de forma mais indireta, por exemplo, influenciando seu comportamento,

fisiologia ou morfologia. Traços químicos, como o cheiro, deixados por predadores podem mudar o comportamento de forrageio de suas presas impactando na obtenção de seus próprios recursos. Quando presas detectam a presença de seus predadores elas passam mais tempo escondidas do que procurando alimento. A diminuição da demanda por alimento pelas presas resulta em taxas de crescimento e reprodução mais lentos, podendo assim reduzir sua população. As taxas de predação reduzidas pela presa libera sua comida (por exemplo, plantas) do controle de cima para baixo, provocando uma cascata trófica baseada na mudança de comportamento da presa. Este mecanismo mais sutil é chamado de controle de “medida por característica”, onde não há efeitos letais a partir dos predadores de topo. Um exemplo no ecossistema aquático são os efeitos causados pelos sinais químicos dos caranguejos verdes que reduzem a taxa de predação dos caramujos que se alimentam de cracas e algas. Esses caramujos carnívoros expostos aos sinais químicos dos caranguejos consumiram menos cracas e algas pois passavam mais tempo em seus esconderijos, fazendo com que a produção de cracas e algas aumentassem. Controle de cima para baixo e as defesas induzíveis Efeitos mediados por características podem ocorrer através de outros mecanismos comportamentais. Por exemplo, os afídeos de ervilha, que geralmente não tem asas, produzem prole alada em presença de predadores como a joaninha. Esta modificação na característica permite que os pulgões alados se dispersem para novos locais. Algumas pulgas d´água (Daphnia) desenvolvem espinhos defensivos quando são expostas a estímulos químicos de peixes. Isto as torna mais difíceis de comer, mas desenvolver os espinhos tem custos energéticos que diminuem seu tempo de vida. Caramujos muitas vezes desenvolvem uma concha mais espessa após a exposição a caranguejos predadores, o que proporciona o caramujo maior proteção e, portanto maior chance de sobrevivência. No entanto, eles deve gastar mais energia para transportar uma concha mais pesada. Girinos reduzem seu tempo de alimentação na presença de peixes predadores e também alteram sua morfologia, desenvolvendo caudas maiores, o que lhes permite nadar e escapar mais rápido. Esta defesa lhes custa um desenvolvimento mais lento. Algumas alterações morfológicas são reversíveis e outras não. A carpa, quando exposta ao estimulo de predadores desenvolve um corpo mais achatado, e, portanto mais difícil para um predador agarrar. Esta mudança corporal é reversível. As plantas também podem alterar sua morfologia ou química em resposta a predação. Elas fabricam toxinas nocivas para impedir a pastagem. Muitas plantas desenvolveram metabolitos secundários envolvidos nesta defesa, que são conhecidos como antiherbivoros. Alguns sistemas de defesas são muito complexos. Por exemplo, plantas Phaseolus infestadas por ácaros lançam substancias que atraem ácaros predadores que comem os ácaros herbívoros. Além de defesas químicas, as plantas desenvolveram defesas morfológicas externas como espinhos e cerdas afiadas, muitas vezes contendo substancias irritantes que desencorajam os pastadores. Depois de uma pastagem intensa

ou desfolhagem, as plantas podem produzir um novo conjunto de folhas com grande quantidade de sílica que a deixam com um gosto ruim para os herbívoros. Estes traços alterados na presença de predadores são chamados “defesas induzíveis”. As alterações comportamentais, fisiológicas, e mudanças morfológicas em resposta a predadores podem estabilizar as populações, mas elas podem vir com um custo. Os efeitos finais dos processos de cima para baixo sobre a abundancia, a morfologia, o comportamento e a evolução pode atingir um grande alcance nas populações e comunidades. Ecossistemas sem predadores de topo Em muitos casos, cascatas tróficas foram iniciadas pela ação humana, ao caçar e perseguir predadores de topo como lobos e felinos nos ecossistemas terrestres e tubarões, atuns e outros peixes carnívoros em ambientes aquáticos. A remoção de predadores de topo desencadeia efeitos significativos sobre a população de presas, produtores primários e processos ecossistematicos. Portanto a conservação dos principais carnívoros ajuda a preservar a estrutura dos ecossistemas em que vivem. O funcionamento saudável dos ecossistemas oferece para os seres humanos: alimentos, fibras, água doce, ar e solo em boa qualidade. A preservação ou restauração de predadores de topo, no entanto, é controversa devido aos riscos que estes animais representam para as pessoas e animais domésticos. A remoção dos carnívoros de topo provoca um aumento na população de mesopredadores de médio porte que passam a desempenhar um papel maior no ecossistema em que vivem. O declínio sistemático dos pumas e lobos nos Estados Unidos durante o século XX permitiu que a população de mesopredadores como coiotes, raposas e guaxinins aumentasse, uma vez que o ambiente ficou livre dos carnívoros principais. O declínio dos leopardos em algumas partes da África permitiu que os babuínos aumentassem sua população. A remoção de grandes tubarões nos oceanos permitiu um aumento populacional dos tubarões menores. Em cada um desses casos, a abundância dos mesopredadores causou o declínio das espécies que são suas presas. Além disso, alguns mesopredadores se tornaram prejudiciais. Guaxinins saqueiam latas de lixo, jardins e residências na busca por alimento, e são portadores do vírus da raiva. Babuínos podem invadir casas e arrombar carros para roubar comida, e em alguns casos podem representar ameaça para crianças pequenas.

O CONTROLE DA BAIXO PARA CIMA Todos os níveis tróficos são potencialmente limitados pela disponibilidade de recursos alimentares. Ao contrário do controle de cima para baixo, o controle de baixo para cima segue as leis da termodinâmica, ou seja, a energia do sol e dos minerais é transferida e convertida em energia potencial pelas plantas verdes e depois entram na cadeia dos

consumidores. Portanto, a produção de biomassa em todos os níveis tróficos depende da quantidade e qualidade dos recursos do nível trófico de base. Assim, as alterações na parte inferior da cadeia alimentar pode ter um efeito sobre toda a cadeia alimentar superior. Na maioria das comunidades terrestres a densidade de grandes herbívoros decai acentuadamente durante as estações, como invernos gélidos, inundações, incêndios, secas e deslizamentos de terra. A precipitação é um fator importante que influencia a dinâmica populacional de grandes herbívoros. Os efeitos de baixo para cima de um aumento da produtividade basal pode influenciar a força de controle de cima para baixo. Controle de baixo para cima: a influencia do homem Além das interações bióticas, fatores externos como fogo também são importantes na formação de grandes conjuntos de herbívoros. Queimadas são um problema comum e previsível das pastagens, savanas, matagais mediterrâneos, e florestas boreais do mundo. O impacto dos incêndios é largamente determinado pela chuva e sua interação com a herbivoria e atividades humanas. Apesar dos incêndios serem um fator importante para a manutenção de um ecossistema, as atividades humanas alteraram o regime dos incêndios naturais em relação a sua escala e variabilidade, afetando tanto a produção primaria (como a perda de nitrogênio especialmente nas savanas) quanto à força de controle de cima para baixo. Predadores e recursos vegetais são elementos essenciais para a manutenção da diversidade ecológica, mas efeitos indiretos de cima para baixo e de baixo para cima em diferentes níveis tróficos não estão bem estabelecidas em ecossistemas terrestres. Alterações na população de predadores de topo ou mudanças nos recursos basais podem afetar a diversidade em todos os níveis tróficos. Os efeitos das cascatas tróficas são mais acentuados em ambientes aquáticos, mais moderados em ambientes terrestres, e mais fracos em relação aos decompositores.

CASCATA TRÓFICA E O “MUNDO VERDE” Desde que o mundo tornou-se verde, os efeitos do pastoreio tem sido considerado sem importância. Nos últimos 50 anos, porem tornou-se claro que os consumidores podem ser importantes controladores de ecossistemas, mesmo quando este é predominantemente verde. Curiosamente, tal efeito de controle por pastoreio tem sido mais influente não pelos próprios herbívoros, mas sim por seus predadores. Quando os ecossistemas são verdes, os predadores controlam os herbívoros, enquanto que quando são marrons ou cinzentos, os predadores estão ausentes, o que aumenta a população de herbívoros e diminui a densidade de plantas. Hairston et al. (1960) foi o primeiro a formular a hipótese de que a Terra é verde, porque os predadores controlam os herbívoros, e Carpenter e seus colegas fortaleceram ainda mais esta hipótese com

estudos experimentais em lagos, demonstrando que peixes controlam a abundancia de zooplancton, que por sua vez, controla os níveis de fitoplancton. Mais recentemente, os ecologistas têm observado diferenças entre cascatas tróficas de populações e de comunidades. Em cascatas populacionais a remoção de predadores leva a diminuição ou até extinção de uma espécie vegetal localmente dominante, mas uma espécie menos palatável pode substituir a que está em decadência, mantendo o ecossistema intacto, apesar da mudança no quadro de espécies. Em contraste, em uma cascata ao nível da comunidade, a remoção de predadores leva a diminuição de toda a comunidade vegetal com a eventual perda de biomassa do ecossistema associado.

A Cascata trófica de nível comunitário é mais acentuada em ambientes aquáticos Em sistemas aquáticos, o controle da comunidade vegetal através da cascata trófica foi demonstrado em uma variedade de habitats, incluindo lagos e ambientes marinhos. Nestes sistemas a comunidade vegetal é reduzida do substrato, caso o predador são suprima os herbívoros dominantes. A maioria dessas comunidades possuem teias simples, com pouca redundância dos consumidores e produtores, que são compostos pelo fitoplâncton, diatomácias ou macroalgas. Devido a esses fatores, Fortes (1992) sugeriu que o controle de cima para baixo da produção primaria pode ser mais característico de sistemas aquáticos por estes serem simples e não apresentarem teias alimentares seccionadas por vários predadores e por seus produtores primários serem simples e indefesos. Em geral, Strong (1992) sugeriu que cascatas tróficas tendem a ser mais importantes em ambientes aquáticos do que terrestres, com teias alimentares mais simples do que teias alimentares complexas, em sistemas homogêneos mais do que em heterogêneos, em comunidades dominadas por plantas não vasculares, e em sistemas onde as plantas impalataveis não vão substituir as plantas que foram dizimadas. Evidencias recentes de outros ambientes, no entanto, sugeriu que as comunidades dominadas por plantas vasculares com defesas mais evidentes também são suscetíveis a cascatas de efeitos de consumo. Por exemplo, Jackson (1997) argumentou que, antes dos seres humanos colonizarem o Caribe, grandes populações de tartarugas e peixes-boi exerceram forte controle sobre as ervas marinhas, que são plantas vasculares quimicamente bem defendidas, em habitats de aguas rasas. Consequentemente os prados de ervas marinhas que dominam o Caribe neste século podem representar uma recente libertação de controle induzida pelo homem. Em habitats terrestres, outros sugeriram que grandes mamíferos pastadores, livres da predação, podem controlar as assembleias de plantas vasculares de forma semelhante. Exemplos como esses alertam que o potencial controle de cima para baixo da comunidade vegetal pode ser mais difundido do que o atualmente previsto, especialmente nos sistemas que foram considerados insensíveis as cascatas tróficas por causa do tipo de vegetação.

CONSIDERAÇÕES FINAIS As cascatas tróficas apesar de bem estudadas ao longo dos anos, necessita ainda de muitas pesquisas principalmente relacionadas com os ecossistemas terrestres. As cascatas tróficas no ambiente aquático são muito mais evidentes devido à simplicidade das cadeias alimentares e devido a maioria dos produtores primários serem indefesos frente a seus predadores. Os estudos de cascatas tróficas em ambientes terrestres mostraram ser bastante uteis para a concepção de que os predadores de topo são importantes para o funcionamento dos ecossistemas. Isto pode nos levar a desenvolver estudos de preservação já que a maioria desses predadores são grandes mamíferos carnívoros que se encontram ameaçados de extinção em grande parte do mundo. O homem mostrou-se ter um papel critico na cascata trófica tanto nos controles de baixo para cima quanto nos de cima para baixo. Em ultima analise, nós que podemos destruir, também podemos consertar os ecossistemas do planeta que não só as outras espécies, mas nos mesmos, somos extremamente dependentes dos seus recursos.

REFERÊNCIAS Trophic cascade Trophic cascade < http://global.britannica.com/science/trophic-cascade> Cascata trófica < https://pt.wikipedia.org/wiki/Cascata_tr%C3%B3fica> Top-down control < http://www.eoearth.org/view/article/156656/> Trophic Cascades Across Diverse Plant Ecosystems < http://www.nature.com/scitable/ knowledge/library/trophic-cascades-across-diverseplant-ecosystems-80060347>...