Stability and complexity in emergent complex ecological networks

• Autor(a) principal: Carvalho, Sylvestre Aureliano
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28496
• topic: Ecologia - Modelos matemáticos; Padrão de formação (Biologia); Predação; Mutualismo; Alelopatia; Estabilidade estrutural; Física da Matéria Condensada

Um dos principais objetivos da ecologia teórica consiste em determinar quais forças ecológicas favorecem ou desfavorecem a manutenção da biodiversidade em face das interações entre espécies e perturbações ambientais. Uma estratégia para alcançar esse objetivo, é representar a dinâmica de populações que formam uma comunidade ecológica por modelos matemáticos de interações ecológicfas de diferentes tipos (alelopatia, competição, mutualismo, predação, etc.), que são estudados através de simulações numéricas e aproximações analítica. Nos últimos anos, há evidências de que a corrida de organismos vivos para adaptação às substâncias químicas sintetizadas por seus vizinhos pode gerar estruturas comunitárias. Particularmente, algumas infecções bacterianas e invasões de plantas disruptivas da comunidade nativa dependem da liberação de aleloquímicos que inibem ou matam cepas sensíveis ou indivíduos de suas próprias espécies ou outras. Por outro lado, o conceito de estabilidade estrutural, ou seja, a manutenção o do ecossistema sob mudanças aleatórias nos parâmetros do sistema dinâmico, em particular mudanças nas taxas de crescimento das espécies que modelam perturbações ambientais, emergiu como uma ferramenta teórica chave para caracterizar a resposta do ecossistema às flutuações do meio ambiente. Nesta tese, um modelo eco-evolucionário para a montagem de comunidades e a formação de padrões metacomunitários dirigidas pela competição por recursos, interações alelopáticas e ramificações evolutivas são apresentados e estudados por meio de análise numérica. Nossas principais descobertas são que comunidades estáveis com biodiversidade crescente podem emergir com supresão alelopática fraca, mas a alelopatia forte está correlacionada negativamente com a biodiversidade. Além disso, a formação de padrões heterogêneos dessas espécies alelopáticas emerge quando o coeficiente de difusão é baixo e a rede aleloquímica tem interação cíclica. A estabilidade estrutural de ecossistemas com interações do tipo mutualismo, competição e predação mostram que o aumento da biodiversidade pode ser observado em espécies mutualistas (quando a competição interespecífica é fraca), é desfavorecido quando a competição intragruo é considerada, e pode aumentar ou diminuir a biodiversidade nas interações de predação (isso depende se a competição interespecífica for fraca ou forte). Palavras-Chave: Redes complexas. Estutura comunitária. Teoria ecológica e evolucionária. Formação de padrões. Competição. Predação. Mutualismo. Alelopatia. Estabilidade estrutural.