1 historia da ecologia aula 1

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1 historia da ecologia aula 1

  1. 1. Pós-Graduação em Ecologia de Ecotonos UFT Breve História da Ecologia Fernando M. Pelicice
  2. 2. O que é ecologia? “ciência que procura compreender, predizer e explicar a distribuição dos organismos no planeta” “ciência que estuda as relações da vida” “entre as ciências, é a mais abrangente” (Peters, 1991)
  3. 3. Estrutura consolidada Questões Estrutura conceitual Conjunto empírico Estrutura teórica
  4. 4. Institucionalizada Comunidade Científica Sociedades oficiais Congressos e encontros Periódicos Ensino formal
  5. 5. Como a ecologia surgiu? Conhecimento ecológico é antigo acompanha a humanidade coletor, caçador, agricultor mais empírico, menos intencional pouco organizado menos científico não menos valioso
  6. 6. Como a ecologia surgiu? Existe um marco no tempo? Ciência ecológica Grécia antiga? Idade Média? Idade Moderna? Ecologia Moderna Século XX Ciência recente ~ 100 anos
  7. 7. Desenvolvimento da ecologia 1. Antiguidade (gregos ao Império Romano) 2. Período Medieval (teologia natural) 3. Idade Moderna (biogeografia + evolucionismo) 4. Ecologia Moderna (consolidação)
  8. 8. Antiguidade 1
  9. 9. Grécia Antiga ~600 a.C. - ~300 a.C. Formação das Pólis Diversas ilhas e Atenas Primeiros filósofos
  10. 10. Pré-Socráticos Rompimento com o mito Explicação racional do mundo Contribuição para a ecologia? Busca do princípio fundamental Origem de tudo Explicar o mundo
  11. 11. Pré-Socráticos ÁGUA Tales ÁPEIRON Anaximandro FOGO SER Heráclito Parmênides AR Anaxímenes NÚMERO Pitágoras 4 ELEMENTOS ÁTOMO Empédocles Demócrito
  12. 12. Heródoto ~ 400 a.C. Pai da História Providência, Criador Pensamento grego: perfeição Elementos para o Balanço da Natureza
  13. 13. Aristóteles 384 – 322 a.C. Liceu em Atenas Discípulos - Teofrasto Observações sobre biologia e HN Maior contribuição do período
  14. 14. Contribuição para a ecologia? Comportamento, reprodução e alimentação Morfologia e função dos órgãos e estruturas Distribuição e hábitats > 500 animais e 500 vegetais Elementos do Balanço da Natureza Scala Naturae Abiogênese
  15. 15. Museu de Alexandria Período Helenístico Matemática, física, astronomia e medicina Contribuição para a ecologia? Pouca relevância Manuais farmacêuticos Pedanios Dioscorides (~70 d.C.) 537 spp. de plantas
  16. 16. Grande Contribuição? Balanço da Natureza Existência de harmonia, ordem, equilíbrio Noção de perfeição Tudo em seu lugar Noção de um Criador Conceito que influencia até hoje
  17. 17. Idade Média 2
  18. 18. Reforma geral Idade Média (~ 500 – 1500) Formação de feudos e monarquias Sociedade fragmentada, agrária Europa como centro cultural Igreja cristã assume
  19. 19. Mundo é cristão Cristianismo como religião oficial Igreja Católica Romana = Estado Período de trevas para o conhecimento Criação das cidades e universidades (~1000)
  20. 20. Monge-Filósofo Sacerdote como sábio e filósofo Sabia ler Preservaram acervos em mosteiros Teologia Cristã Fé > Razão Sagradas Escrituras Dogmática Limitações à investigação
  21. 21. Teologia medieval Santo Agostinho (~350) Platonismo Revelação divina São Tomás de Aquino (~1200) Aristóteles Razão como instrumento Papel dos sentidos Meio de contemplar a obra do Criador
  22. 22. Teologia Natural Contemplação da criação Criacionismo Perfeição das criaturas Espécies imutáveis Harmonia nas relações Balanço da Natureza Natureza estática Homem – mais perfeita criação, filho de Deus
  23. 23. Grande Contribuição? Balanço da Natureza Teologia Natural Deixou uma cosmologia a ser trabalhada Explicar o Balanço da Natureza
  24. 24. Idade Moderna 3
  25. 25. Revolução Científica Século XV - XVII Contestação geral dos dogmas Questiona a filosofia medieval Diversas universidades Renascimento da Racionalidade Bacon, Descartes, Galileu, Kepler, Newton
  26. 26. Iluminismo França (XVIII) O conhecimento é possível Novo impulso à investigação racional Solidificação do movimento científico Reorganizar o mundo
  27. 27. Descoberta da biodiversidade... Grandes Navegações (XV em diante) Profusão de Naturalistas viajantes Profusão de Museus Coleções Novas questões
  28. 28. Novas questões... Diferenças geográficas? Distribuição das espécies? Controle das populações? Fatores que influenciam natalidade e mortalidade? Relação entre as espécies? Adaptações? Fósseis? Povoamento da Terra antes do Dilúvio? Dispersão depois do Dilúvio? Terra era eterna? Sentido das pragas bíblicas?
  29. 29. Teologia Natural Balanço da Natureza + Estímulo à investigação + Novo contexto Novas questões
  30. 30. Carl Lineu Século XVIII Iluminista Teologia Natural Oeconomia Naturae (1749) Pai da ecologia?
  31. 31. Oeconomia Naturae (1749) Balanço da Natureza Interdependência das espécies Propagação, preservação e destruição Intervenção da Providência Estudar a Criação Tudo é importante – marca do Criador Apelo por uma HN organizada
  32. 32. Contemplar a criação... “Tudo o que cai sob nossos sentidos, tudo o que se apresenta ao nosso espírito e que merece ser observado, por sua disposição, concorre para manifestar a obra de Deus, isto é, para produzir o fim que Deus quis como finalidade última de todas as suas obras.” “(...) mesmo que não queiramos, por qualquer outro motivo, estar atentos às coisas criadas, devemos fazê-lo ao menos para a Glória do Supremo Criador.”
  33. 33. Balanço da Natureza... “De acordo com o que nós sabemos, podemos julgar a importância que assume cada uma das Disposições da natureza ao ponto de, se uma só minhoca faltasse, a água estagnada alteraria o solo e o bolor apodreceria tudo. Se uma única função importante faltasse no mundo animal, seria de recear o maior desastre do universo (...) se nas nossas terras morressem todos os pardais, as plantações seriam presa fácil dos grilos e outros insetos. A América, privada de porcos, seria infestada de serpentes (...)”
  34. 34. Oeconomia Naturae... Incentivo aos estudos de HN Além das classificações e coleções Estudo da distribuição Estudo das causas e padrões Herança preciosa 1. Geografia Botânica (Proto-ecologia) 2. Evolucionismo
  35. 35. Séc. XVIII Lineu Incentivo estudo em HN Ideal iluminista Séc. XIX Séc. XX Geografia Botânica Evolucionismo Ecologia
  36. 36. Geografia Botânica Século XIX Amplas coleções de espécies Naturalistas viajantes e em museus Táxons nunca vistos A distribuição não era ao acaso
  37. 37. Geografia Botânica Geografia + Geologia + Botânica Geografia das Formações Vegetais Humboldt de Candolle (pai e filho) Grisebach
  38. 38. Geografia Botânica Distribuição das espécies e formações? É possível classificar as formações? Existem regularidades? Fatores que determinam? Solo, clima, altitude? Fatores históricos?
  39. 39. “Quando a botânica descritiva não fica circunscrita nos estreitos limites do estudo das formas e de suas reuniões em gêneros e espécies (...), ela conduz o observador (...), ora, para compreender as causas complicadas das leis que regulam essa distribuição, temos de aprofundar as variações de temperatura do solo irradiante e do oceano aéreo que envolve o globo.” Humboldt, 1846
  40. 40. von Martius (séc. XIX)
  41. 41. Geografia Botânica História Natural científica Busca de padrões e causas naturais Explicativa Quase-preditiva, quantitativa e experimental Distancia do plano Providencial e Teologia Natural Aproxima do plano Natural
  42. 42. Séc. XVIII Lineu Incentivo estudo em HN Ideal iluminista Séc. XIX Séc. XX Geografia Botânica Evolucionismo Ecologia
  43. 43. Evolucionismo Século XIX Amplas coleções de espécies Correspondências entre as formas Novas questões Novas idéias
  44. 44. Evolucionismo Distribuição das espécies vivas? Traços de semelhança entre spp.? Adaptações? Fósseis? Corrente Transformista Erasmus Darwin, Lamarck, Saint-Hilaire, Chambers, Lyell, Wallace, Darwin
  45. 45. Evolucionismo Aportes para a ecologia? “Origem das espécies” Feito de elementos ecológicos Interações entre espécies e meio Predação e competição Haeckel (1866) Oekologie
  46. 46. “(...) a ecologia (...) ciência da economia, do modo de vida, das relações externas dos organismos.” Haeckel (1866) “Por ecologia entendemos a totalidade da ciência das relações do organismo com o meio ambiente, compreendendo, no sentido lato, todas as condições de existência.” Haeckel (1868)
  47. 47. Evolucionismo Aportes para a ecologia? Diferenças importantes Geografia Botânica Evolucionismo Foco Formação Indivíduo e espécie Processo Causas da vegetação Evolução Escala Presente Geológica Grupo Botânica Zoológica
  48. 48. Evolucionismo Aportes para a ecologia? Não influenciou a Geografia Botânica Evolucionistas usavam obras de Naturalistas Ecologia nasce da Geografia Botânica (HN) Evolucionismo encontra a Ecologia posteriormente
  49. 49. Séc. XVIII Séc. XIX Séc. XX Lineu Geografia Botânica Ecologia Warming Cowles Clements Gleason Tansley Evolucionismo
  50. 50. Geografia Botânica Ecologia Moderna
  51. 51. Ecologia Moderna 4
  52. 52. Fase 1. Formação da base científica (~ até 1950) Ecologia de comunidades, populações e ecossistemas Fase 2. Enriquecimento teórico e conceitual (~ 1950 em diante)
  53. 53. Fase 1. Formação da base científica ~ até 1950
  54. 54. Eugene Warming Virada do século XX Pesquisou no Brasil Programa de pesquisas em ecologia Insere “Ecologia” no título de sua obra Fundador da Ecologia Moderna?
  55. 55. “A Ecologia procura: 1 – determinar quais são as espécies que se encontram geralmente associadas nos mesmos hábitats (estações). 2 – traçar a fisionomia da vegetação e da paisagem (...) 3 – responder as seguintes questões: - por que tem cada espécie um comportamento e um hábitat que lhe são próprios? - por que se agrupam as espécies em comunidades? - por que elas têm fisionomias características? 4- estudar os problemas respeitantes à economia das plantas, as suas exigências face ao meio e os processos que usam para tirar partido das condições ambientais e adaptar para esse fim sua estrutura interna e externa e sua forma geral. “
  56. 56. Escola Européia 1900-1912 Classificação das formações e associações vegetais Fitossociologia Braun-Blanquet & Du Rietz
  57. 57. Escola Americana 1890 em diante... Ecologia Vegetal Ecologia dinâmica Sucessão ecológica Pesquisa dos padrões e das causas
  58. 58. História Natural Ecologia científica Explicar e predizer Experimental Quadro Conceitual Laicizada Teórica Materialista Quantitativa Balanço da Natureza? Institucional: congressos, periódicos, pesquisadores
  59. 59. Ecologia de Comunidades Ecologia Vegetal McMillan, Cowles, Cooper, Clements, Gleason Formulação de conceitos próprios Associação, Sucessão, Clímax, Facilitação, Ecotono, Bioma Clements – Research Methods in Ecology (1905)
  60. 60. Modelo Organicista Frederic Clements Comunidade e Clímax Balanço da Natureza e Organicismo Determinística, previsível Até ~1950 Modelo Individualista Resgate ~1950 Wittaker & Curtis Comunidade? Não-equilíbrio e variabilidade Estocástica, imprevisível
  61. 61. (A) ABUNDÂNCIA ABUNDÂNCIA d h a b k j i e f c (B) l m g a b d e i g f c GRADIENTE AMBIENTAL h j
  62. 62. Ecologia Animal Rastro da Ecologia vegetal Começo tímido Mobius, Adams, Shelford, Elton “A ecologia das sucessões é um dos raros campos da biologia nos quais a predição é possível.” BIOECOLOGIA (1931)
  63. 63. Shelford (1931)
  64. 64. Shelford (1931)
  65. 65. Lei de Liebig animais Shelford (1931)
  66. 66. Charles Elton Ecologia Animal Conceitos e idéias novas Expande Ecologia de Comunidades Animal Ecology (1927) Ecology of invasions... (1958)
  67. 67. Pirâmide de números e biomassa Cadeia alimentar Tamanho x posição na cadeia Ciclo predador x presa Apelo para integrar animais e vegetais Comunidade biótica Diversidade Ecologia das invasões Nicho funcional Ênfase na competição
  68. 68. Georgii Gause Abordagem experimental Princípio da exclusão competitiva Reforça idéias de nicho e competição The Struggle for Existence (1934)
  69. 69. Ecologia das formações vegetais (Cowles, Clements, Gleason) + Ecologia animal (Shelford, Elton) = Ecologia de Comunidades
  70. 70. Ecologia de Populações Idéias antigas Antecedentes na dinâmica humana Malthus (1798) e Verhulst (1838)
  71. 71. Motivações pragmáticas Século XX Crescimento pop. humana Pragas agrícolas e controle biológico (EUA) Ciclos de parasitas Manejo de recursos: caça e pesca
  72. 72. Raymond Pearl ~1920 Resgata Verhulst Equação logística Regulação: fatores internos e externos
  73. 73. Modelagem ~1920 Modelos de competição Lotka Modelos de predador x presa Volterra
  74. 74. Crescimento exponencial (Malthus) + Resgate de Verhulst (Pearl) + Quantificação das populações (Elton) + Modelagem (Lotka & Volterra) = Ecologia de Populações
  75. 75. Ecologia de Ecossistemas Integração do meio biótico + abiótico Antecedentes Mobius (1877) biocenose Forbes (1880) “Lake as a microcosm” Elton (1927) comunidade biótica e cadeia trófica Shelford (1931) bioecologia Tansley (1935) “ecossistema” Juday (1940) caloria como medida dos processos
  76. 76. Arthur Tansley Ecossistema “Comunidade vegetal + animal + meio físico”
  77. 77. Raymond Lindeman Conceito vivo e não-vivo era arbitrário Fluxo de energia e matéria Energia como integrador Relações tróficas Conceito trófico-dinâmico (1942)
  78. 78. Raymond Lindeman Níveis tróficos: Produtores Consumidores Decompositores Quantifica E e eficiência na transferência
  79. 79. Ecossistema
  80. 80. Ecossistema como unidade ecológica Organicista Lago Pântano Floresta
  81. 81. “As análises dos ciclos de relações tróficas indicam que uma comunidade biótica não pode ser claramente diferenciada de seu meio ambiente abiótico; a partir disso o ecossistema deve ser considerado como a unidade ecológica mais fundamental.” “O processo fundamental da dinâmica das relações tróficas é a transferência de energia de uma parte do ecossistema para outra.”
  82. 82. Eugene Odum CTD Lindeman Balanço de energia (Termodinâmica) Integração de todos os processos (Cibernética) Vertente holística Fundamentals of ecology (1953)
  83. 83. Feedback Cibernética Resiliência Homeostase Taxas
  84. 84. Integração vegetal – animal (Mobius, Forbes, Elton, Shelford ) + Integração biocenose – biótopo (Tansley) + Energia, conceito CTD, cibernética (Juday, Lindeman, Odum) = Ecologia de Ecossistemas
  85. 85. Fase 2. Enriquecimento teórico e conceitual ~ 1950 em diante
  86. 86. Competição e Nicho 1950-1980 Estrutura das comunidades? Princípio da exclusão competitiva Similaridade limite (nicho) Comunidade em equilíbrio
  87. 87. George Hutchinson Décadas 50 e 60 Por que tantas espécies coexistem? Pequenas diferenças biológicas? Nicho multidimensional Realizado e fundamental
  88. 88. Nicho multidimensional
  89. 89. Robert MacArthur Estrutura das comunidades Estudos com competição Similaridade limite Partição de nicho – heterogeneidade ambiental
  90. 90. Distribuição de warbles
  91. 91. Robert MacArthur Estrategistas r e K Diversidade x estabilidade do ecossistema Diversidade, nicho e evolução Abordagem hipotético-dedutiva Biogeografia de Ilhas
  92. 92. MacArthur & Wilson (1967)
  93. 93. Assembly Rules Jared Diamond (1975) Ambientes insulares Regras na formação das assembléias Competição inter-específica Como um quebra-cabeça
  94. 94. Só competição explica?
  95. 95. Acaso Connor & Simberloff (1979) Modelos nulos Padrões gerados ao acaso Contesta assembly rules
  96. 96. Predação Paine (1966) Regula diversidade de presas Espécie-chave
  97. 97. Distúrbio Connell (1978) Hipótese do distúrbio intermediário Impede dominância competitiva
  98. 98. Facilitação Bruno et al (2001) Porque a negligência? Determina composição e diversidade Efeito Allee Espécie-fundadora
  99. 99. Efeito Allee
  100. 100. Espécie fundadora
  101. 101. Não-equilíbrio 1970-1980 Comunidades em não-equilíbrio Processos estocásticos e históricos Instabilidade ambiental Múltiplos equilíbrios Variação como elemento
  102. 102. Chase 2003
  103. 103. Neutralidade Teoria Neutra Hubbell (1979, 2001) Equivalência biológica Nicho é desconsiderado Acaso! Os mesmos padrões!!!
  104. 104. N K Probabilidade: b d m Comunidade
  105. 105. Espécie x Range Novo Mundo Austrália A. Norte Neutra Bell (2001)
  106. 106. 2 spp. Abundância x gradiente espacial Neutra Neutra
  107. 107. Aves UK Espécie x Área Neutra
  108. 108. Metacomunidades Escalas maiores Estrutura espacial Migração e distúrbio Diferentes modelos Patch dynamics concept
  109. 109. Controle das Populações? Idéia de populações em equilíbrio Populações se ajustam às condições ambientais Controle denso-dependente Competição intra-específica Pearl (1920) Nicholson e Lack (1930s) K
  110. 110. Flutuações? Elton (1930) Populações flutuam Não existe balanço Andrewartha, Birch & Ehrlich (1950s) Não existe balanço Forma simplista de ver o problema Inúmeros fatores, em diferentes escalas Importância das catástrofes e do meio
  111. 111. Porque populações flutuam? Time lag Estocasticidade ambiental e demográfica Interações inter-específicas K variável Estrutura etária
  112. 112. Robert May Década de 1970 Modelo logístico simples Crescimento discreto Time lag Comportamentos complexos Caos determinístico Teoria do caos
  113. 113. Metapopulações Levins (1960s) e Hanski (1980s) Demografia e Migração Estrutura espacial
  114. 114. Outras linhas de pesquisa Macroecologia Diversidade x estabilidade Teoria metabólica Diversidade x func. ecossistema Alometria e tamanho do corpo Mecanismos de controle Manejo de recursos Ecologia das invasões Biologia da conservação Food webs Ecologia funcional Ecologia preditiva
  115. 115. “Ecologia é um nome novo para um assunto muito velho” Elton (1927)
  116. 116. Ciência ecológica é nova... História recente Objeto particular de estudo Questões particulares Rica em perspectivas Metodologia plural Estrutura conceitual e teórica Quadro empírico Institucionalizada

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