"espécies diferentes"

ECOLOGIA
Prof. ELOIR MISSIO
SUSTENTABILIDADE: evolução e
biodiversidade
EVOLUÇÃO E BIODIVERSIDADE
ODUM, Eugene P. Ecologia. Rio de Janeiro: Guanabara, 1988.
CHRISTOFOLETTI, Antonio. Modelagem de Sistemas
Ambientas. São Paulo: Edgar Blucher, 1999.
ODUM, Eugene P. 7. Ed. Fundamentos da Ecologia. Lisboa:
Fundação Calouste Gulbenkian, 2004.
MILLER Jr., G. TYLER. Ciência Ambiental. São Paulo, Cenage
Learning. 2012.
REIS, Lineu Belico dos; FADIGAS, Eliane A. Amaral; CARVALHO,
Cláudio Elias. Energia, Recursos Naturais e a Prática do
Desenvolvimento Sustentável. Barueri, SP. Manole. 2005.
SUSTENTABILIDADE: evolução e
biodiversidade
1.
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6.
Como os cientistas explicam o desenvolvimento da vida na terra?
O que é a evolução biológica por seleção natural e como ela levou à atual diversidade de organismos existentes no planeta?
O que é nicho ecológico e como ele ajuda uma população a se adaptar a novas condições ambientais?
Como a extinção de algumas espécies e a formação de outras afetam a biodiversidade?
Qual é o futuro da evolução e que papel deveremos exercer nesse futuro?
Uma importante adaptação dos humanos é o polegar forte que se opõe aos outros dedos, o que permite agarrar e manipular
objetos. Em cada mão dobre o polegar sobre a palma e prenda-o firmemente nessa posição com uma fita, mantenha-o assim
durante um dia. Depois faça uma lista das coisas que você não conseguiu fazer sem o uso dos polegares.
7. A) O que você responderia a uma pessoa que lhe dissesse que não acredita na evolução biológica porque ela é “só teoria”? B)
O que você diria diante da afirmação de que não devemos nos preocupar com a poluição do ar porque a seleção natural
possibilitará que os seres humanos desenvolvam pulmões capazes de desintoxicar poluentes?
8. O que você responderia se alguém dissesse que, como a extinção é um processo natural, não devemos nos preocupar com a
perda da biodiversidade?
9. Descreva as principais diferenças entre os nichos ecológicos dos seres humanos e das baratas. Essas duas espécies estão
competindo? Em caso afirmativo, como elas conseguem conviver?
10. Explique por que você é contra ou a favor de: A) Exigência de rótulos indicando o uso de componentes modificados
geneticamente em um alimento. B) Utilização da engenharia genética para desenvolver seres humanos “superiores”. C) Uso de
engenharia genética para eliminar o envelhecimento e a morte?
11. Parabéns! Você agora é responsável pela evolução futura da vida na terra. Quais são as três coisas mais importantes que você
fará?
COMO NOS TORNAMOS UMA ESPÉCIE TÃO PODEROSA TÃO
RAPIDAMENTE
Não temos: força, velocidade e agilidade excepcionais
sentidos pouco notáveis: não enxergamos a radiação
ultravioleta (insetos) ou infravermelha (Cascavel)
não enxergamos no escuro (corujas)
não ouvimos sons de alta frequência (morcegos)
não ouvimos sons de baixa frequência (canto das baleias)
Nosso sucesso: é atribuído a três adaptações
polegares fortes que se opõem aos outros dedos
capacidade de andar ereto
cérebro complexo
Homo sapiens sapiens – nos autodenominamos – Homo ignoramus
Boa notícia: podemos compreender o meio ambiente e aprender a trabalhar
em harmonia com a natureza.
Cada espécie que vive hoje representa uma longa cadeia de mudanças
genéticas nas populações em resposta as novas condições ambientais.
ORIGENS DA VIDA
Desenvolvimento da vida na terra primitiva
Como a vida na terra evoluiu até a atual e incrível diversidade de espécies?
Não sabemos, mas evidências sugerem que a vida no planeta desenvolveu-se
em duas fazes:
Primeira fase: evolução química das moléculas orgânicas, biopolímeros e
sistemas de reações químicas necessários para formar as
primeiras células.
Essa fase estendeu-se por aproximadamente 1 bilhão de anos.
As evidências vem de análises químicas e medições de elementos radioativos
em rochas e fósseis, experimentos laboratoriais que mostram que compostos
inorgânicos simples da atmosfera primitiva da terra podem ter reagido para
produzir aminoácidos, açúcares simples e outras moléculas orgânicas
utilizadas como base para proteínas, carboidratos complexos, RNA e DNA
necessários para a vida.
Segunda fase: evidências fósseis e outros elementos indicam que a evolução
química foi seguida de uma evolução biológica, de bactérias unicelulares para
protistas, plantas, fungos e animais pluricelulares.
ORIGENS DA VIDA
Como saber quais organismos viveram no passado?
A maior parte do que sabemos sobre a história da terra vem dos fósseis.
Algumas formas de vida não deixaram fósseis
Alguns deles se decompuseram
Outros ainda não foram encontrados
Acredita-se que os fósseis encontrados até hoje representam apenas 1% de
todas as espécies que já existiram.
EVOLUÇÃO E ADAPTAÇÃO
Evolução biológica
Evolução biológica ou simplesmente evolução, compreende a mudança na
composição genética de uma população ao longo de sucessivas gerações, em
resposta as mudanças nas condições ambientais.
Teoria da evolução: teoria científica amplamente aceita, que explica como a
vida tem mudado durante os últimos 3,7 bilhões de anos e, que diz que todas
as espécies são descendentes de espécies antigas, ancestrais.
Fig. 4.3
Microevolução: pequenas mudanças genéticas que ocorrem em uma
população
Macroevolução: mudanças evolutivas de larga escala e de longo prazo.
EVOLUÇÃO E ADAPTAÇÃO
EVOLUÇÃO E ADAPTAÇÃO
Como funciona a microevolução?
A microevolução é a mudança no conjunto de genes de uma população ao
longo do tempo.
Essa variabilidade origina-se de mutações que são mudanças aleatórias na
estrutura ou no número de moléculas de DNA na célula.
As mutações podem ocorrer de duas formas:
a) O DNA pode ser exposto a agentes externos, como radioatividade, raios X
e elementos químicos naturais ou feitos pelo homem.
b) Erros aleatórios nas instruções genéticas codificadas, transmitidas quando
as moléculas de DNA são copiadas cada vez que a célula se divide.
Algumas mutações podem ser inofensivas, entretanto, a maioria é letal..
Eventualmente uma mutação resulta em característica genética benéfica.
melhores chances de sobrevivência e reprodução
EVOLUÇÃO E ADAPTAÇÃO
Seleção natural
Ocorre quando indivíduos de uma população apresentam características
determinadas geneticamente que aumentam suas chances de sobrevivência e
sua capacidade de produzir descendentes com as mesmas características.
Três condições:
deve haver variabilidade genética
essa característica deve ser hereditária
deve levar a uma reprodução diferencial – indivíduos que deixam mais
descendentes que os outros
Adaptação: qualquer característica hereditária que possibilita ao organismo
sobreviver e se reproduzir sob condições ambientais predominantes.
Adaptações estruturais: mimetismo, cobertura protetora, mecanismos para
agarrar objetos.
Adaptações fisiológicas: capacidade de hibernar na estação fria, expelir
elementos químicos.
Adaptações comportamentais: capacidade de voar para um clima mais quente
durante o inverno, de interagir com outras espécies.
EVOLUÇÃO E ADAPTAÇÃO
Diante de mudanças nas condições ambientais:
adaptar-se as novas condições
migrar para uma área com condições melhores
entrar em extinção
Microevolução:
os genes sofrem mutação
os indivíduos são selecionados
e as populações evoluem
EVOLUÇÃO E ADAPTAÇÃO
Co-Evolução: uma corrida armamentista biológica
Quando populações de duas espécies diferentes interagem por longo período,
alterações no conjunto de genes de uma espécie podem acarretar mudança no
conjunto de genes da outra – CO-EVOLUÇÃO
morcegos x mariposas
Morcegos – emitem pulsos sonoros de alta frequência e intensidade(sonar)
Mariposas – desenvolveram ouvidos sensíveis e tentam escapar
Morcegos – alteraram a frequência de seus pulsos sonoros
Mariposas – bloqueadores de frequência
Morcegos – desligaram seu sistema de ecolocalização e passaram a utilizar os
bloqueadores das mariposas
Algumas espécies
Contínua competição co-evolucionária
NICHOS ECOLÓGICOS E ADAPTAÇÃO
Nicho ecológico
Nicho ecológico X habitat
Nicho ecológico é a “profissão” da espécie. Envolve sua função na comunidade
ou ecossistema e envolve tudo aquilo que afeta sua sobrevivência e
reprodução.
Habitat é o “endereço” da espécie, o local físico onde ela se encontra.
Nicho fundamental x nicho realizado
Nicho fundamental de uma espécie consiste na variedade potencial de
condições e recursos físicos, químicos e biológicos que ela pode teoricamente
utilizar.
Nicho realizado é a parte do nicho fundamental realmente utilizado por uma
espécie para sobreviver e evitar competir pelos mesmos recursos.
Você pode ser capaz de ser presidente da empresa (nicho fundamental), mas
você é o vice presidente (nicho realizado).
NICHOS ECOLÓGICOS E ADAPTAÇÃO
Espécies generalistas e especialistas
É melhor ser um generalista ou um
especialista?
Condições ambientais constantes
especialista
(diminui
competição pelos recursos).
Condições ambientais inconstantes
generalista
a
NICHOS ECOLÓGICOS E ADAPTAÇÃO
Estas são espécies generalistas ou especialistas?
Qual a vantagem de ser especialista?
Qual a vantagem se ser generalista?
NICHOS ECOLÓGICOS E ADAPTAÇÃO
Limites da adaptação
Num futuro não tão distante:
Seria possível nossa pele se tornar resistente a radiação ultravioleta?
Nossos pulmões tolerarem a poluição?
Nosso fígado desintoxicar melhor os poluentes?
Uma mudança nas condições ambientais pode acarretar adaptação apenas
nas características genéticas já presentes no conjunto de genes da população.
Se uma característica hereditária benéfica está presente, a capacidade da
população adaptar-se pode estar limitada a sua capacidade reprodutiva.
Má notícia: mesmo existindo uma característica genética favorável, seria
necessário que a maior parte da população morra ou se torne estéril, para que
os indivíduos com a característica possam passá-la adiante.
Uma solução pouco desejável para os problemas ambientais que enfrentamos.
ESPECIAÇÃO, EXTINÇÃO E BIODIVERSIDADE
Especiação: como as novas espécies se desenvolvem
Especiação: duas espécies surgem a partir de uma
O mecanismo mais comum de especiação (especialmente para animais) se dá
em duas fases:
isolamento geográfico
isolamento reprodutivo
Para a maioria das espécies esse processo leva de dezenas de milhares a
milhões de anos.
Dada essa escala temporal, torna-se difícil observar e documentar o
aparecimento de novas espécies.
ESPECIAÇÃO, EXTINÇÃO E BIODIVERSIDADE
ESPECIAÇÃO, EXTINÇÃO E BIODIVERSIDADE
Extinção: o fim
Quando as condições ambientais mudam de forma drástica, uma população
pode:
evoluir (tornar-se melhor adaptada)
mudar para uma área mais favorável
entrar em extinção
Deriva continental
Erupções vulcânicas
Meteoritos e asteroides
ESPECIAÇÃO, EXTINÇÃO E BIODIVERSIDADE
ESPECIAÇÃO, EXTINÇÃO E BIODIVERSIDADE
Extinção gradual, extinção em massa e esgotamento em massa
Extinção é o destino final de todas as espécies
99,9% de todas as espécies que já existiram, foram extintas
Extinção natural: a medida que as condições ambientais mudam, um
determinado número de espécies desaparece lentamente.
estima-se que a taxa média anual de extinção natural seja de
um a cinco para cada milhão de espécies.
Extinção em massa: refere-se a um aumento significativo nas taxas de
extinção
25 a 70% da espécies são eliminadas
evidências indicam que as espécies do planeta já passaram por 5
extinções em massa (20 a 60 milhões de anos entre elas no decorrer dos
últimos 500 milhões de anos).
Esgotamento em massa: as taxas de extinção são muito mais altas que o
normal, mas não suficiente para configurar uma extinção em massa.
ESPECIAÇÃO, EXTINÇÃO E BIODIVERSIDADE
ESPECIAÇÃO, EXTINÇÃO E BIODIVERSIDADE
A existência de milhões de espécies hoje, indica que a especiação, em média
se manteve acima da extinção, especialmente nos últimos 250 milhões de
anos.
QUAL É O FUTURO DA EVOLUÇÃO
Seleção artificial e engenharia genética
Utilizamos a seleção artificial para modificar as características genéticas de
populações de espécies.
Conseguimos safras maiores, vacas que produzem mais leite, árvores que
crescem mais rápido e muitas espécies diferentes de cães e gatos.
Os cientistas estão utilizando a engenharia genética para acelerar a
capacidade de manipular os genes.
A engenharia genética refere-se a um conjunto de técnicas para isolar,
modificar, multiplicar e recombinar os genes de diferentes organismos.
genes de uma espécie de peixe
tomate ou morango.
podem ser introduzidos em um
Os organismos resultante recebem o nome de organismos geneticamente
modificados (OGM).
QUAL É O FUTURO DA EVOLUÇÃO
QUAL É O FUTURO DA EVOLUÇÃO
Comparada a fecundação cruzada, a modificação genética requer cerca da
metade do tempo para desenvolver uma nova variedade de safra ou animais e
a um custo menor.
OGM
safras modificadas
medicamentos
plantas resistentes a pragas e doenças
animais que crescem mais rápido
bactérias para limpar derramamento de óleo e outros poluentes tóxicos
Os engenheiros genéticos aprenderam a:
Produzir o clone
galinhas que põem ovos com baixo colesterol
tomates com genes que previnem o câncer
bananas e batatas que contém vacina oral contra doenças virais
Pesquisadores vislumbram utilizar animais modificados geneticamente como
biofábricas na produção de:
medicamentos, vacinas, hormônios, elementos químicos industriais
como plásticos e detergentes e órgãos do corpo humano.
QUAL É O FUTURO DA EVOLUÇÃO
Ética: preocupações com a revolução genética
Um engano sobre engenharia genética é acreditar que seus resultados são
controláveis e previsíveis.
A engenharia genética é um processo de tentativa e erro.
A taxa média de sucesso nos experimentos que envolvem engenharia genética
é de cerca de 1%.
Grandes expectativas:
exemplo: algumas pessoas tem genes que as tornam mais suscetíveis
a determinadas doenças.
dispomos do poder de detectar essas deficiências genéticas
antes mesmo do nascimento.
Questões importantes:
o Se a terapia gênica for desenvolvida, quem irá se submeter?
o Os mais ricos?
o Aumentará o número de abortos?
o Os planos de saúde atenderão pessoas com certos defeitos genéticos?
QUAL É O FUTURO DA EVOLUÇÃO
Células, órgãos e outras partes do corpo poderiam ser produzidas, assim
como clones, para fornecimento de órgãos.
 É moral seguir esse caminho?
 Quem regulamentará essa atividade?
QUAL É O FUTURO DA EVOLUÇÃO
Ética: quais são as opções
Sempre que intervimos na natureza devemos parar e perguntar: “O que
acontece depois?