O documento descreve a evolução conceitual da ecologia, desde suas origens na Grécia Antiga até a ecologia moderna. Aborda os principais conceitos como nicho ecológico, cadeia alimentar, ecossistema e fluxo de energia. Também discute os principais eventos que originaram a teoria ecológica moderna, como os estudos de ecossistemas lacustres e o desenvolvimento da ecologia energética.

1. CEN0109
ECOLOGIA GERAL
Universidade de São Paulo
Campus “Luiz de Queiroz”
Centro de Energia Nuclear na Agricultura
Evolução conceitual e definições de
ECOLOGIA e ECOLOGIA DE SISTEMAS

2. O que é Ecologia?
Origem do termo:
Do grego: Oikos, “casa” ou “lugar para viver” e logos, “estudo”
Portanto, ECOLOGIA é a ciência que estuda como os organismos interagem uns
com os outros, e com o ambiente abiótico (incluindo fatores como luz solar,
temperatura, umidade, e nutrientes).

3. Atmosfera
HidrosferaLitosfera
Biosfera
Em outras palavras ecologia é a ciência que busca entender as interações entre

4. O principal foco da ecologia é entender as interações entre organismos, populações,
comunidades, ecossistemas e com seu meio físico.
Ciência que tem como objetivo responder
perguntas sobre a estrutura e o
funcionamento da natureza
Termo chave: INTERAÇÃO
Ar Água
Terra Vida

5. Origem:
A Ecologia emergiu como uma área distinta da biologia na virada do século
XX, desenvolvendo rapidamente convensões próprias que a diferenciaram
da biologia
História Natural - Chales Darwin, Ernst Haekel, entre outros
Ambiente físico – Fatores limitantes de Liebig
Demografia – Malthus, Lotka- ecologia de populações
Comunidades- Cowles, Elton, Clements, entre outros
Dinâmica Trófica Bioenergética e Ciclos Biogeoquímicos - Forbes, Hutchinson
Porém, a ecologia de ecossitemas tem suas raízes em estudos:

6. Aristoteles: primeiro a registrar observações a respeito da
história natural de plantas e animais da terra. Não identifica
claramente as relações dinâmicas e recíprocas entre o meio
biótico e abiótico.
“The History of Animals”, escrito em 350 A.C
Por ~ 2000 anos: não existia a noção de adpatção ou de leis

7.  Primeiro cientista a enfatizar que animais e plantas não estavam
perfeitamente adaptados ao seu ambiente natural, como se acreditava
até então,
 Representam somente as formas melhor adaptadas produzidas em um
local particular, em um dado momento, por forças seletivas que, por sua
vez, selecionam aquelas adaptações que são ótimas para aquelas
condições,
 Quando as condições (bióticas ou abióticas) mudam, as adaptações
necessitam mudar,
 Descreve um ecossitema
1859- Charles Darwin publica
“The origin of species”:

8. Alguns eventos importantes da teoría ecológica
 1866- Ernst Haekel propoe o termo “oecologie” e publica o livro Generelle
Morphologie, trabalho fortemente influenciado pela teoria de Darwin
 1876- Edição inglesa das idéias de Haekel, History of creation, resalta
que na doutrina de Darwin, que a adaptação provia a natureza com um tipo
de lei para explicar as relações ecológicas
 1927 – Elton - os conceitos de nicho e cadeia alimentar
 1935- Tansley propos o termo ecossistema, para enfatizar a importância
dos intercâmbios dos materiais entre componentes inorgânicos e
orgânicos, bem como entre organismos

9. • plantas ou produtores primários
capturam a energia e a transferem
aos animais ou consumidores e aos
decompositores
1942 – Lindeman: sugeriu que a
energia que flui através de um
ecossistema poderia ser usada como
uma forma de quantificar os papéis
dos organismos na dinâmica trófica.

10. • A produtividade das plantas limita a quantidade de consumidores
que um ecossistema pode sustentar.
• A energia flui através de um ecossistema associada ao fluxo de
carbono nos processos da fotossíntese, transferências tróficas e
liberação pela respiração.
Portanto,

11. Howard e Eugene Odum: aprofundaram a abordagem de sistemas para estudar
ecossistemas, enfatizando as propriedades gerais dos ecossistemas, sem documentar
todos os mecanismos e interações subjacentes.

12. às interações tróficas, ou seja as relações de alimentação e
fluxo de energia e matéria entre organismos
biogeoquímica, ou a influências biológicas nos processos
químicos nos ecossistemas e a ciclagem de elementos.
Muitas linhas do pensamento ecológico contribuíram para o desenvolvimento da
ecologia do ecossistema, incluindo as idéias que se relacionam:

13.  Considerar o conceito de níveis de organização
 Arranjo hirárquico: a interação em cada nível com o
ambiente físico (energia e matéria) produz
sistemas funcionais característicos
 Desenvolvimento formal da Teoria Ecológica
Ecologia no século XXI

14. Universo
Galaxias
Sistema Solar
Planetas
Terra
Biosfera
Ecossitemas
Comunidades
Populações
Organismos
Sistemas de órgãos
Órgãos
Tecidos
Células
Protoplasma
Moléculas
Átomos
Partículas sub-atômicas
Modelo conceitual
hierárquico dos níveis
de organização da
matéria na natureza
(Modif. Miller, 1998)
Sem vida
Limite
Vida
?
Níveis de organização

15. Arranjo hierárquico: a interação em cada nível com o ambiente
físico (energia e matéria) produz sistemas funcionais
característicos
O Princípio das Propriedades Emergentes
Nível superior constituída dos níveis inferiores
A complexidade é maior nos níveis superiores
Níveis superiores limitam os inferiores
Níveis superiores têm maior influência que os inferiores

16. Odum, Eugene P. 1964 : analisar a estrutura e função dos níveis de
organização, além daqueles relativos aos indivíduos e espécies
Ecologia de ecossistemas
Van Dyne, 1966: estudo do desenvolvimento e dinâmica dos ecossistemas,
incluindo as inter-relações entre as estruturas e funções bióticas e abióticas
no nível de ecossistemas e o desenvolvimento de estratégias de manejo
holístico.
Desenvolvimento formal da Teoria Ecológica

17. Estrutura: componentes do meio físico e biótico do ecossitema
Função: processos resultantes da interação entre os meios físico e biótico
Estrutura
abiótica
Estrutura
biótica
Funções Propriedades
Luz solar
Temperatura
Precipitação
Água/umidade
Nutrientes
Produtor Primário
Consumidor
Decompositor
Autótrofo
Heterótrofo
Fluxo de Energia
Ciclagem de
nutrientes
Retro-alimentação
Cibernética
Estabilidade
Elasticidade

18. Complexidade dos sistemas ecológios
Necessidade de uma simplificação ou um modelo conceitual de funcinamento
Herbívoros CarnívorosE Produtores
Decompo-
sitores
Respiração
Respiração
Respiração
Respiração
Calor
Calor
Calor
Calor Calor
Reserv. de
Nutrientes
Fluxo de energia
Ciclagem de nutrientes

19. Diagrama funcional de um sistema ecológico (Odum, 1983)
Autótrofos
Fluxo de E
Sentido único
Fonte de E
(funções motrizes)
Entrada de materiais
(nutrientes) e organismos
Ciclo e depósito
de materiais
Circuito de contrôle
por retroalimentação
de E e depósito de E
Exportação de E
armazenada (m. o.
e organismos)
Sumidouro
de calor
Exportação
de mateiriais
Heterótrofos
Depósito

20. Características da teoría ecológica
 Sub-sistema empírico central: baseado em pesquisas interdisciplinares dos
ecossitemas, caracterizadas por atividades de medidas compreensivas, gerando
grande quantidade de dados nas últimas décadas.
 Estes dados são usados para integrar, organizar e melhorar o entendimento das
características gerais, dos padrões e das casualidades das interações dentro e
entre ecossistemas.
 Assim, a Teoría ecológica é construída por um conjunto hierárquico de
hipóteses ecológicas compreensivas, as quais têm que ser integradas em um
sistema de contextos e princípios coerentes

21. Hipóteses sobre as interrelações
bióticas, abióticas e antropogênicas
são frequentemente formuladas como
MODELOS ECOLÓGICOS, os quais
podem ser calibrados e validados
através do uso de medidas empíricas.
Portanto, modelos são uma
ferramenta importante para o
entendimento dos fenômenos
ecológicos
Caráter integrador: para explicar as interações entre os diferentes
atores agindo no ecossitemas, é necessário incorporar e integrar
conhecimentos de outras áreas

22. Química Física
Ciências do solo
Geociências
Ciências aquáticas
ECOLOGIA DE
ECOSSITEMAS
Ciências Biológicas
Ciênciassistêmicas
Ciênciashumanas
Ecologia Vegetal Ecologia Animal
Biogeoquímica
Ecologia de microrganismos MetereologiaBioquímica
Ecotoxicologia
Matemática aplicada
Computação
Modelagem ecológica
Química do solo
Física do solo
Biologia do solo
Geologia
Geomorfologia
Ecologia de paisagens
Ecologia marinha
Ecologia de água doce
Hidrologia
Termodinâmica
Biofísica
Economia de recursos
Economia ecológica
Sociologia ecológica
Raízes disciplinárias da ecologia de ecossitemas como uma função da interdisciplinaridade, integração e caráter holístico
Mulle, 1997

23. ABORDAGENS EM ESTUDOS ECOLÓGICOS
Dois grandes grupos:
1- Ecologia teórica: baseada na biologia das espécies
2- Teoría Geral dos sistemas: baseada na análise de sistemas, busca o
entendimento dos processos
Divisões convencionais da ecologia:
Autoecologia: indivíduos e espécies
Demecologia: populações
Sinecologia: comunidades
Ecologia de ecossitemas: mais novo ramo da ecologia

24. Como estas abordagens se relacionam?
Indivíduos
Ambiente
Espécies
distintas
Mesmas
espécies
Ambiente
fisiológico
Tempo
Espaço

25. Eventos importantes que originaram a teoria ecológica moderna
Análise de ecossitemas lacustres: informações básicas,
desenvolvimento metodológico e teórico, novos dados. Forbes
(1887), Elton (1927), Thienemann (1939) e Juday (1940).
Fundamento da ecologia energética: Conceito
de dinâmica trófica como função da
transferência de energia entre os componentes
de um ecossitema, Lindeman (1942)
Herbívoros CarnívorosE Produtores
Decompo-
sitores
Respiração
Respiração Respiração
Respiração
Calor
Calor
Calor
Calor Calor
Reserv. de
Nutrientes

26. Princípios da ecologia de paisagens (Troll, 1939)
Publicação do livro sobre fundamentos em ecologia por Eugene Odum em
1958. Abordagem funcional
Ecoenergética como um conceito fundamental da análise do ecossistema
(Odum, 1971, 1983)
Uso de modelos como ferramenta de análise dos ecossitemas
(Pattenm 1971, 72, 75; Jorgensen, 1988, entre outros)
area
hare births hare deaths
hare
density
hare birth
f raction
ly nx
births
ly nx
deaths
lynx birth
f raction
Hares
Ly nx
~
hares killed
per ly nx
~ly nx death
fraction
one time ly nx harv estsize of 1 time
lynx harv est
Eventos importantes que originaram a teoria ecológica moderna
(continuação)

27. Desenvolvimento das técnicas de sensoriamento
remoto e Sistemas de Informações Geográficas (1970)
Eventos importantes que originaram a teoria ecológica moderna (continuação)
Desenvolvimento dos conceitos de estabilidade e equilíbrio:
MacArtur, 1955; Margalef, 1963 e May, 1973
Primeiros projetos de pesquisa utilizando o conceito de ecossitema:
Silver Springs (Odum, 1957) e Hubard Brook (Likens e Bormann, 1973)
Estudos do integrados de ecossistemas de importância global: Antartica, Amazônia, Tundra

28. Pesquisas hoje: análise de sistemas
 Entender a estrutura e a dinâmica das interelações em redes de interações entre
os componentes bióticos e abióticos em ecossitemas representativos do globo.
Ex.: Boreas, LBA, seca floresta, sava-flux
 Analisar as relações entre as propriedades emergentes e coletivas do
ecossistema, tal como diversidade, estabilidade, produtividade e capacidade de
auto-organização
 Integrar o conhecimento científico e o monitoramento ambiental em um sistema
de informação ambiental que permita o desenvolvimento de estratégias de manejo
sustentável associadas a uma avaliação holística do ecossitema
Todos estes estudos utilizam como arcabouço conceitual a
Teoria Geral dos Sistemas