1. Ecologia
Unidade I - Introdução à Ciência Ecologia
Professora Francisca Helena Muniz
2. Objetivos da Unidade:
Fornecer os conceitos básicos, as características e os
fundamentos teóricos aplicáveis na preservação e
manutenção do equilíbrio biológico e da sustentabilidade;
Entender a relação da Ecologia com outras áreas da
Ciência e sua importância na compreensão da
complexidade e da amplitude das questões ambientais;
Compreender a importância do uso de métodos científicos
e de escalas em Ecologia.
4. Histórico:
Homem primitivo - interesse prático
Na Grécia antiga - obras de Hipócrates, Aristóteles e outros filósofos
contêm referências evidentes a temas ecológicos.
No início do Séc. XVIII e Séc XIX
Anton van Leeuwenhoek (1632 – 1723) foi pioneiro no estudo de
cadeias alimentares e da regulação de populações;
Richard Bradley revelou uma boa compreensão da produtividade
biológica; tais assuntos são áreas importantes da ecologia moderna.
Gaunt (séc. XVI): pioneiro da demografia = censos Londres
Buffon (1756): existem forças capazes de contrabalançar o
crescimento populacional
Malthus (1798): as populações podem crescer em ritmo exponencial,
enquanto os recursos crescem em ritmo aritmético
Verhulst (1838): curva logística do crescimento populacional
Farr (1843): relação entre a taxa de mortalidade X densidade
populacional
5. No início do Séc. XVIII e Séc XIX
Darwin (1859) & Malthus mudaram a idéia platônica de que a
natureza sempre esteve em “equilíbrio perfeito” em função:
1. muitas espécies foram extintas no decorrer dos tempos;
2. existe competição causada por pressão populacional;
3. a seleção natural e a luta pela existência são mecanismos
evidenciáveis na natureza.
Möbius (1877): biocenose (estudo de uma comunidade em banco de
ostras
Warming (1895, 1909): fitossociologia em comunidades do cerrado
(Brasil)
como um campo reconhecidamente distinto da ciência, a ecologia data
de cerca de 1900, mas apenas a partir de meados da década de 1970, a
palavra entrou para o vocabulário comum.
7. Conceitos de Ecologia
Ecologia (oikos=casa)
ciência que estuda as condições de existência dos seres
vivos e as interações entre eles e o seu ambiente (Ernst
Haeckel, 1870);
estudo científico da distribuição e abundância dos
organismos (Andrewartha, 1961)
8. Conceitos de Ecologia
Krebs (2001): ampliou o conceito de Andrewartha:
“é o estudo científico das interações que determinam a
distribuição e abundância dos organismos”.
Qual o significado?
1. Por que esta distribuição em particular?
2. Por que esta abundância?
3. Por que eles estão lá (ou não estão)?
Buscar as causas e os efeitos das relações que governam a
distribuição e a abundância e o papel das Interações bióticas
(competição e predação) na estrutura das comunidades.
10. A Ecologia:
Dividia-se nitidamente em ecologia vegetal e ecologia animal
o conceito da comunidade biológica de F. E. Clements e V. E.
Shelford;
os conceitos de cadeia alimentar e ciclagem de matéria de
Raymond Lindeman e G. E. Hutchinson; e
os estudos integrais de lagos de E. A. Birge e Chauncy Juday, entre
outros,
contribuíram para o estabelecimento de uma teoria básica
unificada de ecologia geral.
11. Autoecologia – trata do estudo do organismo individual ou
de uma dada espécie – ecologia de populações;
destacam-se as biologias e o comportamento como meios
de adaptação ao ambiente.
Sinecologia – trata do estudo de grupos de organismos que
se encontram associados uns aos outros formando uma
unidade – ecologia de comunidades.
12. Relação da Ecologia com outras Ciências
A ecologia é uma disciplina central na Biologia, e dessa
forma se sobrepõe com muitas outras disciplinas,
especialmente genética, evolução, etologia e fisiologia.
Nos níveis da hierarquia ecológica, procura-se:
Explicar ou entender ( conhecimento).
Para isto, é necessário descrever ( descrições seletivas porque
são levadas a efeito com um problema particular em mente).
Na tentativa frequente de predizer o que poderia acontecer a
um organismo, população ou comunidade sob um conjunto
particular de circunstâncias,
para tentarmos controlar ou explorar.
13. Curva de crescimento humano
a ecologia assumiu importância extrema!!!
Dupla crise:
desenvolvimento populacional muito rápido
aceleração da deterioração do ambiente terrestre
15. O crescimento e a dinâmica da humanidade sobre os
recursos naturais, inclusive o avanço da agricultura e
pecuária convencional trouxe profundas sequelas:
altos custos sociais, econômicos e ambientais;
contaminação e envenenamento do solo, água e ar;
aumento dos custos de produção ( para recuperar o solo,
necessário em decorrência da introdução no meio
ambiente de novos elementos e produtos causadores de
desequilíbrios como inseticidas, pesticidas, fertilizantes e
sais);
poluição e insegurança alimentar.
16.
17. A administração dos recursos naturais, de uma forma que
sustente uma razoável qualidade de vida humana, depende
da sábia aplicação de princípios ecológicos, não
meramente para resolver ou prevenir problemas ambientais,
mas também para instruir nossos pensamentos e práticas
econômicas, políticas e sociais.
Os princípios básicos da ecologia têm sido definidos através
de mais de um século de observação, experimentação e
exploração teórica dos sistemas naturais.
19. Todos os sistemas ecológicos são governados por um pequeno
conjunto de princípios gerais.
Entre os mais importantes estão:
sistemas ecológicos funcionam de acordo com as leis da
termodinâmica;
o ambiente físico exerce uma influência controladora na
produtividade dos sistemas ecológicos;
a estrutura e a dinâmica das comunidades ecológicas são
reguladas pelos processos populacionais;
através das gerações, os organismos respondem às mudanças no
ambiente por meio da evolução dentro das populações.
20. Os princípios básicos da ecologia:
explicam os processos que mantêm a estrutura e o
funcionamento desses sistemas;
informam como cada parte se encaixa no todo, enfatizando a
inter-relação de toda a natureza; e
ajudam a compreender porque o funcionamento dos sistemas
naturais pode ser interrompido sob certos estresses.
Nesta área, os princípios oferecem linhas de conduta para a
conservação da biodiversidade e administração do ambiente
para o uso sustentado.
A ecologia fornece a compreensão que precisamos para
prever as consequências de nossas interações com os sistemas
naturais.
22. A ecologia lida explicitamente com os níveis da
hierarquia biológica a partir do nível dos organismos, as
populações de organismos, e as comunidades de
populações.
24. Domínio (escopo) da Ecologia
No nível do organismo (unidade mais fundamental da ecologia),
a ecologia lida com como os indivíduos são afetados (e como
eles afetam) por seu ambiente biótico e abiótico.
No nível da população (autoecologia), lida com a presença ou
ausência de espécies particulares, com sua abundância ou
raridade, e com as tendências e flutuações em seu número.
Existem 2 abordagens neste nível:
uma lida primeiro com os atributos dos organismos individualmente,
e então considera o modo em que estes se combinam para
determinar as características da população;
a outra lida diretamente com as características da população e
tenta relacioná-las com aspectos do ambiente.
25. Domínio (escopo) da Ecologia
A ecologia de comunidades (sinecologia) lida com a
composição ou estrutura de comunidades, e com os
caminhos seguidos pela energia, nutrientes e outros
elementos químicos que passam através delas.
Pode-se procurar um entendimento desses padrões e processos
a partir da consideração de uma população componente, mas
é possível também olhar diretamente para as propriedades
próprias das comunidades, tais como diversidade de espécies,
taxa de produção de biomassa, etc.
26. Domínio (escopo) da Ecologia
O estudo dos ecossistemas focaliza as transferências de energia e
matéria dentro do ambiente, à medida que eles são afetados
pelas atividades dos organismos e por transformações físicas e
químicas no solo, na atmosfera e na água.
O estudo das populações e comunidades é mais concernente
com o desenvolvimento das estruturas ecológicas e com a
regulação dos processos ecológicos através do crescimento
populacional e das interações das populações com o meio e entre
si.
Cada nível tem características que o conhecimento do nível
imediatamente inferior só explica em parte.
Feibleman (1954) – “Teoria dos níveis integrantes”
Princípio da integração funcional envolvendo propriedades adicionais
com o aumento da complexidade da estrutura.
29. Os fenômenos ecológicos ocorrem em uma variedade de
escalas.
Espacial
Variações de clima, topografia e tipo de solo causam
heterogeneidade desde metros até centenas de quilômetros.
Em escalas menores, a heterogeneidade é gerada pelas
estruturas das plantas, pelas atividades dos animais e pelo
conteúdo dos solos.
Ecologia de Paisagem
Temporal
Os processos ecológicos ocorrem em tempos distintos.
Organizacional
31. Machado, E. 2005. Dissertação de Mestrado (Lavras, MG).
Heterogeneidade espacial e temporal em fragmento de floresta
estacional.
32. Teoria da heterogeneidade espacial
• Quanto maior o número de espécies de plantas maior será o
número de espécies de herbívoros. (Retirado de Stiling, 2002).
33. ).
Relação entre a diversidade de pássaros em florestas do leste dos EUA
e as diversidade de plantas e de altura de folhagem.
• As diversidade de plantas e de alturas da folhagem estão
intimamente ligadas à variedade de recursos e à heterogeneidade
do hábitat. (Foliage Height Diversity - Diversidade de Altura da
Folhagem; Bird Species Diversity - riqueza de espécies de aves).
Retirado de Magurran, 1983)
34. A diversidade de espécies de lagartos em planícies do sudoeste dos
EUA está mais relacionada com a heterogeneidade estrutural do
hábitat do que com a diversidade vegetal. Retirado de Magurran,
1983.
35. Relação entre a diversidade de espécies de peixes e a de hábitat no
Estado de Indiana (EUA) e no Panamá. Retirado de Magurran, 1983.
39. Métodos Científicos em Ecologia
Os métodos em ecologia refletem três facetas da
investigação científica:
1. a observação e a descrição;
2. o desenvolvimento de hipóteses ou explicações;
3. teste das hipóteses, frequentemente com experimentos.
Uma ou um pequeno número de variáveis são
manipuladas independentemente de outras para
revelar seus efeitos específicos.
40. Métodos Científicos em Ecologia
Indução
Específico Geral
Inferência provável
Ex:
• 1. Todas as 25 formigas que coletei pertencem ao gênero
Odontomachus;
• 2. Todas estas 25 formigas foram coletadas no campus da
UEMA;
• 3. Todas as formigas presentes no campus pertencem ao
gênero Odontomachus.
41.
42. Métodos Científicos em Ecologia
Dedução
Geral Específico
Inferência segura
Ex:
• 1. Todas as formigas presentes no campus da UEMA
pertencem ao gênero Odontomachus;
• 2. Eu coletei uma formiga no campus;
• 3. Esta formiga que coletei pertence ao gênero
Odontomachus.
45. “A biosfera é uma entidade auto-regulante com capacidade
de manter o planeta saudável através do controle do
ambiente químico e físico” (Lovelock, 1979).
A Terra é um superecossistema – o desenvolvimento não é
geneticamente controlado – numerosas funções interativas e
circuitos de retroalimentação moderam os extremos de
temperatura e mantém a composição química da atmosfera
e dos oceanos relativamente constante, e a comunidade
biótica determina as principais regras da homeostase
biosférica.
46. Comparação de condições atmosféricas e de temperatura de Marte,
Vênus, Terra e uma Terra hipotética sem vida (segundo Lovelock, 1979).
Marte Vênus Terra (sem
vida)
Terra real
Gás carbônico 95% 98% 98% 0,03%
Nitrogênio 2,7% 1,9% 1,9% 79%
Oxigênio 0,13% traços traços 21%
Temperatura superficial (°C) - 53 477 29050 13
47.
48. Emissões provocadas pela atividade humana desencadearam
níveis de CO2 em mais de 40% em um século e meio
Foto: Instituto Postdam para Pesquisa / CP
49. Gráfico de concentração de CO2 (Instituto de Oceanografia
Scripps/Divulgação)
O número mais alto, até então, tinha sido entre 310 e 400 mg/L, há 300 mil anos
atrás, durante o Plioceno (Nesse período, o território Ártico era repleto de árvores, e as
temperaturas de verão no norte alcançavam cerca de 15°C. Os níveis do mar chegavam
a alcançar 25 metros mais do que alcançam hoje.)
