BEV 175 Ecologia Geral
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BEV 175 Ecologia Geral Universidade Federal de Ouro Preto Departamento de Biodiversidade Evolução e meio Ambiente Variabilidade, Evolução e Seleção Natural Prof. Dr. Roberth Fagundes [email protected] www.professor.ufop.br/roberthfagundes GENÓTIPO FENÓTIPO tegumento forma sensor coloração 12 alelos = 200 cores Harmonia axyridris variabilidade biológica a variabilidade biológica entre organismos resulta do efeito variabilidade do genótipo e/ou do ambiente sobre o fenótipo variabilidade genotípica: diversidade de alelos em um genótipo que reflete em variações de um mesmo caractere cor forma variabilidade fenotípica: diversidade de expressões de um genótipo que reflete variações nos fatores ambientais limitantes do caractere substrato com algas azuis substrato com algas verdes substrato com algas verdes substrato com algas azuis frequência fenotípica = 17/20 = 85% = 3/20 = 15% = 31/40 = 78% = 9/20 = 22% frequência genotípica primeira geração 75% 25% segunda geração 59% 41% Evolução: mudança na frequência gênica (variabilidade genética) das populações através das gerações a partir de uma população parental (microevolução) ou ancestral (macroevolução)comum mecanismos neutros mutações recombinação fluxo ou restrição seleção natural deriva genética impossível prever a evolução neutra dependente do tempo e do tamanho populacional gargalos e efeito fundador fluxo gênico mutações somáticas ou germinativas fator mutagênico afinidade por aminoácidos com enxofre neutras deletérias benéficas afinidade por aminoácidos com magnésio ontogenia fator mutagênico recombinação seleção natural adaptação seleção natural seleção natural Seleção natural Seleção Natural é o mecanismo evolutivo que resulta do diferencial de sobrevivência e reprodução entre fenótipos sob determinada pressão ecológica. • Princípio da variabilidade genética: Existem variações entre organismos em uma população que são herdáveis • Princípio da hereditariedade: Organismos geram organismos semelhantes • Princípio da sobrevivência: A cada geração nascem mais organismos que o ambiente suporta. • Principio da reprodução diferencial: Alguns organismos sobrevivem e reproduzem mais devido a características físicas e comportamentais específicas (adaptações) Evolução por seleção natural A seleção natural age quando a variação fenotípica, devido a variabilidade genética, responde à pressões ambientais. quais os tipos de seleção natural? variabilidade fenotípica genes ambiente nicho 15cm nicho ecológico 50g 70g habitat 20g 8cm 100g 15cm nicho ecológico 50g 70g habitat 20g 10cm 13cm 10cm 10cm 9cm 100g variabilidade fenotípica AMBIENTE GENÓTIPO ECÓTIPOS SUBESPÉCIES nicho (plasticidade) 15cm 50g 70g habitat 10g 150g plasticidade fenotípica 8cm 15cm 15cm plasticidade fenotípica 10cm 13cm plasticidade fenotípica 10cm 10cm plasticidade fenotípica 9cm 8cm como saber se a variabilidade é devido ao genótipo ou ao ambiente? experimento natural genético ambiental ambiental? genético genético experimento clonagem ambiental genético Drymocallis glandulosa (Potentilla glandulosa) alt:15cm peso: 11g alt:10cm peso: 8g alt:6cm peso: 5g alt:13cm peso: 12g alt:11cm peso: 10g alt:7cm peso: 7g alt:14cm peso: 13g alt:12cm peso: 9g alt:9cm peso: 4g fenótipo genótipo 17 populações 10 P. nivea 7 P. pulchella 64 medidas de forma 146 indivíduos 35 marcadores RAPD 146 indivíduos Ordenação de Componentes Principais (PCO) PCO PCO Fenótipo Genótipo experimento de transplante Destino Ambiente 1 Ambiente 2 Ambiente 3 Origem Ambiente 1 Ambiente 2 Ambiente 3 genótipo ambiente Hiesey, W. M., Clausen, J., & Keck, D. D. (1942). Relations between climate and intraspecific variation in plants. American Naturalist, 5-22. experimento de transplante D. gladulosa do topo e do vale são transplantadas para a encosta D. gladulosa da encosta e do vale são transplantadas para o topo D. gladulosa do topo e da encosta são transplantadas para o vale variabilidade ambiental variabilidade genética crescimento habitat: encosta habitat: topo Altura das plantas (cm) habitat: vale plantas do vale plantas da encosta plantas do topo plantas do vale plantas da encosta plantas do topo plantas do vale plantas da encosta plantas do topo reprodução sobrevivência especiação Especiação Espécie: conjunto de indivíduos que compartilham um ancestral recente, apresentam um série de sinapomorfias codificadas por um genoma compartilhado e são capazes de reproduzir, trocar genótipo e transmiti-los a descendentes férteis. reconhecimento similaridade ~ ancestralidade aparência aparência híbridos espécie gradiente cronoespécies como ocorre a especiação? como ocorre a especiação? como ocorre a especiação? 15cm nicho ecológico 50g 70g habitat 20g 10cm 13cm 10cm 10cm 9cm 100g Evolução adaptativa de lagartos Anolis (Losos et al. 1997) Grandes almofadas, muda de cor Corpo comprido, membros e calda finos Perna dianteira comprida, corpo achatado Corpo achatado, rabo comprido Corpo curto, membros traseiros compridos Corpo grande, almofadas grandes Hipótese: Altura da árvore é uma pressão seletiva. Gradiente de altura da vegetação Ilha fonte 2-6 machos 3-9 fêmeas 14 ilhas experimentais (10-14 anos) Lagartos terão tamanho semelhante ao da ilha fonte. Lagartos terão tamanho diferente da ilha fonte Lagartos terão tamanho diferente de acordo com o ambiente Caractere: Tamanho dos membros tamanho dos membros peso lamelas tamanho dos membros árvores do continente tem 10m de altura árvores das ilhas entre 1 e 3m Ilhas com arvores pequenas tem lagartos pequenos e pesados Ilhas com árvores de galhos grossos tem lagartos com pernas compridas Representação da variabilidade fenotípica na população Sauromalus obesus Habitat: Deserto Come ervas e gramas, ou folhas na escassez N = 20 populações (Arizona) Temperatura: 23.8 – 35°C Pluviosidade: 35 – 194mm/ano Altitude: 4 – 1.166m Frequência na população (%) Tendência e Variância Tamanho do corpo (mm) Representando os variabilidade Tamanho de peixes Peixes Comprimento do corpo (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 60 70 56 53 52 59 62 41 57 58 70 70 máximo 60 amplitude 55 50 Comprimento do corpo (mm) 60 70 56 53 52 59 62 41 57 58 Comprimento do corpo (mm) Peixes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 65 65 Comprimento do corpo (mm) Vmax 60 mediana média 55 50 Vmin 45 45 mínimo 40 40 Peixes Peixes 70 70 65 Comprimento do corpo (mm) Comprimento do corpo (mm) 65 Comprimento do corpo de peixes = X ± DP (N) = 56,8 ± 7 mm (N=10) 60 55 50 45 40 60 55 50 45 40 Peixes Peixes 15 jovens lagartos 6 populações: Altitude (200 – 890m) Criou em laboratório A pluviosidade aumenta com a altitude Variação da chuva reduz com a elevação Quanto mais chove, maior o tamanho do corpo Crescimento das gramíneas = Quantidade de recurso Sobrevivência e Brotamento das gramíneas = Previsibilidade do recurso evolução de herbívoros à diferentes plantas (Carrol and boyd 1992) Jadera haematoloma Sapindaceae Filogenia de Sapindáceas e as raças de Jaderos Relação entre o diâmetro do fruto e o comprimento da probóscide do herbívoro espécies exóticas 1. Houve divergência evolutiva dentro das populações de hemípteros 2. Houve migração de indivíduos de probóscide apropriada entre populações comprimento da probóscide como adaptação ao tipo de fruto (alimentação) Crescimento Filhotes são semelhantes aos pais mas têm fitness maior em planta de origem Sobrevivência e reprodução Sobrevivência maior quando come planta de origem Diferentes estratégias reprodutivas dependendo da planta hospedeira produz semente continuamente sementes ricas em nitrogênio Tamanho e fenologia da planta são fatores evolutivos produz semente sazonalmente sementes ricas em lipídeos ESPECIAÇÃO (Carrol et al 2003)
