Aula 1 – Introdução a ecologia

Aula 1
Introdução à Ecologia
Percepções comuns sobre a Natureza
 A Natureza tende em
direção a um equilíbrio
autorregulador quando
deixada por si mesma.
 Na ausência da
presença humana a
Natureza existe num
estado prístino (idéia
de paraíso).
Diretrizes da Ecologia
 História natural,
 Organismo como
unidade fundamental,
 Pensamento evolutivo
como centro no estudo
da Ecologia.
Principais conceitos – Aula 1
1. Introdução: O Âmbito da Ecologia
Ecologia – do grego oikos (casa) e logos (estudo);
Economia - nomia (manejo, gerenciamento);
Logo Economia e Ecologia seriam disciplinas companheiras !
Definições:
“Estuda as relações entre os seres vivos e o meio ou ambiente em
que vivem, bem como suas recíprocas influências” – Dicionário
Novo Aurélio
“É o estudo científico das interações que determinam a
distribuição e a abundância dos organismos” – Charles Krebs
(não fala de ambiente !) 1972
1. Introdução: O Âmbito da Ecologia
“É
o estudo dos padrões na natureza, como eles são
formados, como eles se alteram no espaço e no tempo e porque
alguns são mais frágeis que outros – Sharon Kingsland
“Prefiro não defini-la. Qualquer definição seria restritiva
demais ao escopo deste ramo da ciência” – Ramon Margalef
“Ecologia é o estudo do meio ambiente natural e da
relação dos organismos entre si e com o meio que os cerca”.
“Ecologia é a ciência que estuda as condições de
existência dos seres vivos e as interações, de qualquer natureza,
existentes entre esses seres vivos e seu meio”.
Uma maneira diferente de ver o mundo natural, baseada na
interdependência entre os organismos e o ambiente.
1. Introdução: O Âmbito da Ecologia
 Palavra ecologia
1a. vez empregada por E. Haeckel (1866)
Reconheceu que a inter-relação entre as espécies
poderia ser objeto de uma ciência especializada
criando o termo ecologia.
1. Introdução: O Âmbito da Ecologia
 Relações com outras Ciências:
Biologia Geral, Sistemática, Fisiologia, Morfologia
Comparada, Bioquímica, Biofísica, Bioestatística, etc.
Além: Física, Química, Matemática, Informática,
Geociências, etc.
Histórico da Ecologia:
• Um fato banal verifica que muitas vezes se pratica a ecologia sem
saber.
• Homem pré-histórico:
 Adquiriu vários conhecimentos empíricos em relação às
exigências ecológicas dos seres vivos durante a procura da caça, e
das plantas comestíveis, assim como de abrigos onde existisse um
microclima favorável.
• Darwin foi um dos pioneiros da ecologia.
 Trabalhos: The formation of vegetable mould, 1881 - sobre
minhocas. E On the Origin of Species (1859).
 Quem enunciou a idéia básica sobre as interrelações entre os
organismos.
Histórico da Ecologia:
 Malthus
(em “Essay on the principle of population”,
1798)
 Os indivíduos multiplicam-se em progressão
geométrica ao passo que as quantidades de alimentos
disponíveis crescem somente em progressão aritmética.
• A partir de 1850 multiplicam-se os trabalhos de
inspiração ecológica, sobretudo no campo da botânica.
Humboldt, de Candolle, Engler, Gray
 Estuda a ligação funcional entre plantas e animais.
Histórico:
•Forbes estudou a distribuição dos animais no mar Egeu
(1843), observa que as diversas zonas de profundidades
contêm espécies características, o que põe em evidência o
aspecto dinâmico das inter-relações organismos-meio.
• Haeckel introduz o termo ecologia em 1866.
Histórico:
•Möbius introduz o termo biocenose em 1877.
 Estudou o relacionamento entre fatores externos e uma
comunidade observado através do cultivo de Ostraea edulis
fornecendo um novo aspecto na área de estudo de comunidades
marinhas.
 Ecologia Marinha.
• Na metade do século XIX desenvolveram-se, separadamente, a
Ecologia Animal e Vegetal, perdendo-se dessa forma, a idéia
sintética inicial. Ao mesmo tempo, surgiu a Ecologia das bactérias,
também influenciadas pelas idéias de Darwin.
Histórico:
•No início do século XX, os progressos metodológicos e
as informações até então acumuladas permitiram a
intensificação da idéia de Darwin e o início da Ecologia
Geral.
• Com o desenvolvimento da Cibernética, Termodinâmica
e Estatística, a Ecologia recebeu subsídios para estudar a
estrutura e a função dos ecossistemas.
Sistemas ecológicos
 Variam em escala – desde um micróbio até a
biosfera – mas obedecem a princípios
semelhantes:
 Atributos físicos e químicos;
 Regulação de sua estrutura e função;
 Mudança evolutiva.
Duas coisas importantes:
 Ciência # aplicação,
logo
 Ecologia (enquanto
ciência) # Ciência
Ambiental, Biologia da
Conservação, etc.
 Ciência é o processo,
não o conhecimento
que gera.
 Subdivisões da ecologia:
•Auto-ecologia (Schroter, 1896):
 Estuda as relações, indivíduos e seu ambiente.
 Define essencialmente os limites de tolerância e as
preferências das espécies em face dos diversos fatores
ecológicos e examina ação do meio sobre a morfologia, a
fisiologia e o comportamento.
 Subdivisões da ecologia:
•A dinâmica das populações (Schwertefeger, 1963)
 Estuda a população e seu ambiente.
 Democologia.
 Estuda a comunidade e o seu ambiente.
 Sinônimo: Biocenótica (Gams, 1918).
 Subdivisões da ecologia:
•Sinecologia (Schroter, 1902):
 Estuda a comunidade e o seu ambiente.
 Sinônimo: Biocenótica (Gams, 1918).
 Pode adotar dois pontos de vistas:
1 - Ponto de vista estático (Sinecologia descritiva)
 descreve os grupos de seres vivos existentes em um
meio determinado (abundância, freqüência, constância e
distribuição espacial das espécies constituídas).
2- Ponto
de vista dinâmico (Sinecologia funcional):
 dois aspectos:
 Descreve a evolução dos grupos e examina as influências que os
fazem suceder-se em um lugar determinado.
 Estudar os transportes de matéria e energia entre os diversos
constituintes de um ecossistemas (Cadeia Alimentar, pirâmides dos
números, das biomassas e da energia, de produtividade e de
rendimentos - Sinecologia quantitativa).
• Outras: divide-se em três áreas principais:
 Sistemas terrestres (espaço de vida da terra e do ar).
 Sistemas límnicos (espaço de vida das águas continentais).
 Sistemas marinhos (espaço de vida dos oceanos.
Concluindo....
Os ecólogos estudam a Natureza de várias perspectivas diferentes
• A maioria dos métodos reflete três facetas da investigação científica:
 a observação e a descrição;
 o desenvolvimento de hipóteses ou explicações;
 o testes destas hipóteses, freqüentemente com experimentos.
Exemplos:
 As medidas de precipitação e crescimento vegetal ao longo de vários anos
poderiam revelar uma correlação entre a precipitação e a produção vegetal.
 Quando um ecossistema, situação ecológica ou problema tenha sido
devidamente definido e delimitado, desenvolve-se hipóteses, ou série de
hipóteses, testável que pode ser rejeitada ou aceita, pelo menos tentativamente,
enquanto se espera experimentação ou análise adicional.
1.2. Hierarquia de Níveis de Organização
 Hierarquia significa “um arranjo numa série graduada”.
 Sistema consiste em “componentes interdependentes que
interagem regularmente e formam um todo unificado”.
 Organismos, populações, comunidades e ecossistemas
representam níveis de organização da estrutura e funcionamento
ecológicos. Eles formam uma hierarquia de entidades
progressivamente mais complexas.
1.2. Hierarquia de Níveis de Organização
 Cada nível dá origem a uma abordagem diferente ao
estudo da Ecologia. Naturalmente todas as abordagens
têm conexões. Dentro destas áreas de sobreposição os
ecólogos podem apresentar diversas perspectivas ao
estudo de problemas ecológicos particulares.
 São cinco as abordagens para o estudo da ecologia:
abordagem de organismos; abordagem de população;
abordagem de comunidade; abordagem de ecossistemas;
e finalmente, abordagem biosfera.
Níveis de organização
Biosfera
Partes distantes da
Biosfera são
interligadas por
trocas de energia e
nutrientes através
dos movimentos de
águas, ventos e dos
organismos.
1.2. Hierarquia de Níveis de Organização
•Os ecólogos usam diversas abordagens
diferentes para estudar a Natureza,
focalizando nas interações dos organismos
com seus ambientes, as conseqüências
transformações de energia e elementos
químicos em ecossistemas e a biosfera, a
dinâmica de populações individuais e as
interações de população dentro de
comunidades ecológicas.
Habitat e Nicho
Habitat
Nicho
 Local explorado ao
 O intervalo de condições
desenvolver seu nicho.
que um ser vivo pode
tolerar e as formas de vida
que possui.
Sistemas e Processos Ecológicos
Variação temporal
Variação espacial
 Dia e noite
 Clima
 Progressão sazonal de
 Topografia
temperatura e precipitação
 A forma como um
organismo ou populações
respondem a uma variação
temporal depende da
frequência do evento.
 Tipo de solo
Princípios físicos e biológicos básicos
Sistemas ecológicos obedecem
às leis da Física.
Sistemas vivos devem gastar
energia para se manter.
Sistemas ecológicos evoluem
com o tempo.
Os sistemas ecológicos existem
em estados dinâmicos
 Estados estacionários =
homeostase.
O Princípio das Propriedades Emergentes
•Definem o porquê do estudo dos níveis hierárquicos. O
todo é maior que a soma das partes.
• Propriedades, características que surgem apenas quanto
todas as partes de um todo são colocadas juntas;
O Princípio das Propriedades Emergentes
Propriedades emergentes
Recifes de Coral
Propriedades emergentes de ecossistemas: fluxo de energia,
ciclagem de nutrientes, produção primária líquida.
.
O Princípio das Propriedades Emergentes
Definem o porquê do estudo dos níveis
hierárquicos. O todo é maior que a soma das
partes.
Visão Holística x Visão Reducionista
1.3. Modelos:
 Por definição, um modelo é uma formulação que imita uma
fenômeno real e pela qual se podem fazer predições.
 Podem ser: estatístico ou matemático (formais) para permitir
predições quantitativas com um certo grau de confiabilidade.
 Os modelos simulados por computadores permitem predizer
os prováveis resultados à medida que se mudamos parâmetros ou
que se retiram alguns.
 Os modelos resumem o que se conhece sobre a situação
modelada e assim delimitam os aspectos que necessitam de novos
ou melhores dados ou novos princípios.
1.3. Modelos:
 Quando um modelo não funciona - quando imita mal o mundo
real - as operações computacionais amiúde fornecem indicações
sobre os refinamentos ou mudanças necessárias.
 Quando um modelo prova ser uma imitação útil, são
ilimitadas as oportunidades para experimentação, uma vez que
podem ser introduzidos novos fatores ou pertubações para se
determinar o seu efeito sobre o sistema.
 A modelagem começa, geralmente, com a construção de um
diagrama, ou “modelo gráfico”, o qual muitas vezes é um
diagrama de compartimentos.
 Tipos de diagramas:
 Diagrama de compartimento que mostra quatro componentes básicos de interesse
principal na modelagem de sistemas ecológicos:
• uma fonte de energia ou outra fonte motriz externa.
• Propriedades, chamadas variáveis de estado pelos analistas dos sistemas.
•Vias de fluxo, que mostram onde os fluxos de energia ou transferências de matérias
ligam as propriedades umas às outras e com as forças.
• Interações ou funções interativas, onde as forças e as propriedades interagem para
modificar, ampliar ou controlar os fluxos ou criar novas propriedades “emergentes”.
 Modelo de compartimentos com um circuito de retroalimentação ou
controle que transforma um sistema linear em um parcialmente circular:
• O circuito de retroalimentação poderia representar a predação por
organismos “corrente abaixo”. Que reduzem e, portanto, tendem a controlar
o crescimento de herbívoros ou plantas “corrente acima”na cadeia
alimentar.
 Modelo sistêmico geral com um circuito interno de retroalimentação
• O estado do sistema e o seu comportamento ao longo do tempo dependem da interação
da entrada externa com a entrada do circuito interno de retroalimentação.
 A definição de um bom modelo deveria incluir três dimensões:
 o espaço a ser considerado (como são os limites do sistema).
 os sub-sistemas (componentes) considerados importantes na função total.
o intervalo de tempo a ser considerado.
A variedade e complexidade dos
sistemas
ecológicos
são
compreensíveis em termos de um
pequeno número de princípios
ecológicos básicos. Entre estes está a
idéia de que os sistemas ecológicos são
entidades físicas e funcionam dentro de
restrições físicas e químicas que
governam as transformações de
energia. Além disso, todos os sistemas
ecológicos trocam matéria e energia
com sua vizinhança. Quando as
entradas e saídas estão equilibradas,
diz-se que o sistema está num estado
estacionário dinâmico.
Bibliografia
Begon, Michael; Townsend, Colin R.; Harper, John. Ecologia de Indivíduos a
Ecossistemas. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2007, 752p.
Odum, Eugene P. Ecologia. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan S.A,
1988, 434p.
Pinto-Coelho, Ricardo Motta. Fundamentos de Ecologia. Porto Alegre: Artes
Médicas Sul, 2000, 252p.
Ricklefs, Robert E. A Economia da Natureza. 5 ed. Rio de Janeiro: Ed.
Guanabara Koogan, 1996, 470p.
Townsend, Colin R.; Bergon, Michael; Harper, John L. Fundamentos em
Ecologia. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, 2006, 592p.