Introdução à Ecologia

• O objetivo da disciplina Introdução à Ecologia é fornecer uma compreensão básica dos fatores ambientais (físicos e bióticos) e descrever os padrões de organização das comunidades biológicas em ecossistemas naturais e artificiais.
• Aborda marcos históricos, níveis de organização, ciclagem de nutrientes, ciclos biogeoquímicos e o fluxo de energia via comunidades.
• Também são considerados os impactos da atividade humana nos ecossistemas, enfatizando alterações nos ciclos biogeoquímicos e comunidades.
• A Ecologia abrange ecologia de comunidades, populações, animal, vegetal, modelagem ecológica, macroecologia, paisagem, humana, limnologia e marinha.
• Em vez de restringir o conhecimento, busca entender padrões gerais que governam a estrutura e função das populações e comunidades bióticas.
• Envolve conteúdo teórico, práticas e componente curricular (PCC), guiado por um livro-texto e complementado por material online e experiências de campo.

A Ciência da Ecologia

• A Ecologia como ciência começou a tomar forma em 1900, enraizada na história natural que acompanha a humanidade.
• O conhecimento ambiental tem sido essencial para a sobrevivência humana desde os primórdios.
• A Ecologia passou a ser uma ciência com grande relevância conforme a civilização se complexificou e a necessidade de recursos naturais aumentou.
• É essencial distinguir a ciência básica da ecologia do estudo dos impactos humanos, que pertencem à Biologia da Conservação.
• Para enfrentar a crise ambiental, é vital compreender os princípios ecológicos básicos.
• A Biologia da Conservação responde à crise da diversidade biológica, visando entender e mitigar os impactos humanos em espécies e ecossistemas e reintegrar espécies ameaçadas.

Histórico da Ecologia

• A Ecologia foi influenciada por naturalistas dos séculos XVIII e XIX como Buffon, Lineu, Darwin, Wallace e Humboldt.
• Obras de Malthus sobre crescimento populacional tiveram grande impacto na formação da Ecologia.
• Filósofos gregos como Aristóteles e Hipócrates compreendiam o ambiente de forma integrada.
• Teofrasto, sucessor de Aristóteles, iniciou o estudo sistemático e formal do ambiente.
• Charles Darwin (1809-1882) é conhecido pela obra "A Origem das Espécies", resultado de observações como naturalista no navio Beagle.
• Alfred Russel Wallace (1823-1913), contemporâneo de Darwin, concebeu independentemente a seleção natural.
• Konrad Lorenz e Niko Tinbergen foram importantes na consolidação da Etologia (estudo do comportamento animal).
• Ao contrário de ciências analíticas, a Ecologia é uma ciência de síntese que integra genética, evolução, fisiologia e etologia.
• A Ecologia tinha um caráter fundamentalmente descritivo em seu início, detalhando e classificando sistemas como a tundra, desertos e florestas.
• Tentou entender a origem e mecanismos das interações entre organismos e o mundo abiótico.
• Os ecólogos buscam construir modelos da realidade para gerar previsões sobre a natureza.
• A complexidade dos sistemas ecológicos requer modelos gráficos e matemáticos.
• O termo "Ecologia" foi cunhado por Ernst Haeckel em 1869, definindo-a como o estudo das interações entre organismos e seus ambientes orgânico e inorgânico.
• Charles Elton definiu ecologia como a história natural científica em 1927.
• Arthur G. Tansley cunhou o termo "Ecossistema" em 1935, incluindo organismos e fatores abióticos.
• Raymond Lindeman introduziu a ideia do ecossistema como sistema transformador de energia
• Eugene Odum definiu ecologia na década de 1950 como o estudo das relações entre organismos e seu ambiente biofísico, focando em como ambos se afetam mutuamente.
• Eugene e Howard Odum promoveram o uso da energia como moeda para descrever a estrutura e função dos ecossistemas entre 1950 e 1960.
• Os termos “Oikos” (casa) e “nomia” (manejo), apontam que Economia e Ecologia deveriam ser disciplinas companheiras, mas se distanciaram, influenciadas por modelos de uso de recursos naturais.
• Existe uma nova tendência de aproximação entre Economia e Ecologia em busca de um modelo de crescimento que se aproveite dos bens e serviços da natureza de maneira mais racional.

Odum e a Ecologia Sistêmica

• Eugene P. Odum (1913-2002) foi um dos ecólogos mais influentes do século XX.
• Odum defendeu a ecologia como uma nova ciência integrativa e ficou conhecido como o "pai da ecologia de ecossistemas moderna".
• Charles J. Krebs define Ecologia como o estudo científico das interações que determinam a distribuição e abundância dos organismos.
• O ambiente inclui processos físicos, substâncias inorgânicas, temperatura, oxigênio e dióxido de carbono.
• Uma abordagem holística ou sistêmica complementa uma abordagem evolutiva, onde as interações são a força motriz do sistema.
• O componente biótico do ambiente pode ser complexo, incluindo relações interespecíficas e intraespecíficas (positivas ou antagônicas).
• A amplitude e aplicabilidade da Ecologia aos problemas ambientais a tornam um campo fascinante com potencial de crescimento e integração de perspectivas.
• A abordagem holística busca compreender o todo, indo contra a separação de partes.

Fritz Müller

• Fritz Müller (1821-1897), naturalista que viveu em Santa Catarina, no Brasil, manteve correspondências importantes com pesquisadores como Darwin e Haeckel, contribuindo para a teoria da evolução.
• Apesar de sua importância, seu legado ainda é pouco conhecido no Brasil.

Níveis de Organização

• A Ecologia considera os níveis de organização, desde genes e células até organismos, populações e comunidades.
• Ela se concentra nos três últimos níveis: organismos, populações e comunidades.
• Cada nível depende dos outros e de componentes abióticos como clima, temperatura e umidade.
• A análise dos níveis bióticos reflete a importância do pensamento sistêmico, onde cada nível possui propriedades emergentes em relação ao inferior.
• Cada nível de organização é mais do que a soma das partes dos níveis anteriores.
• Uma população tem dinâmica espacial e temporal, e taxas de natalidade e mortalidade, que não existem em organismos individuais.
• Uma comunidade tem diversidade, interações entre espécies e sucessão, que não fazem sentido em populações isoladamente.
• A autoecologia estuda a ecologia de um organismo individual ou de uma espécie.
• A sinecologia foca na comunidade ou população.
• A ecologia pode ser subdividida em ecologia de indivíduos, de populações e de comunidades, cada uma com enfoques distintos.
• A ecologia de nível individual explora a interação de organismos com seu ambiente; a ecologia de nível populacional estuda presença, ausência, abundância e flutuações nas populações.
• Por fim, a ecologia de comunidades explora a composição e estrutura de comunidades.
• Também é possível focalizar rotas de movimento de energia e matéria através de ecossistemas (comunidade + ambiente físico).
• Subdividir a ecologia em ecologia marinha, água doce, florestas tropicais, desertos, etc. pode ser arbitrário, mas útil para apresentar dados descritivos.
• Este curso focará a ecologia de ecossistemas ou comunidades.
• Definições além da ecologia de ecossistemas serão fornecidas no Capítulo 2.

Como os ecólogos estudam a ecologia

• Envolve a observação de fenômenos e organismos naturais em seus ambientes.
• Realizam manipulações experimentais para obter evidências seguras.
• Estudos podem acompanhar mudanças na abundância de espécies ao longo do tempo e do espaço.
• Experimentos de manipulação em campo são importantes para obter explicações mais satisfatórias dos padrões observados, como tratar áreas pouco férteis com fertilizantes.
• Experimentos laboratoriais são necessários para ter controle de variáveis.
• A análise de modelos matemáticos é extremamente útil em estudos ecológicos, pois permite simplificar a complexidade observada na natureza e, assim, tornar mais fácil o entendimento dessa complexidade.
• Os modelos matemáticos permitem também efetuar projeções sobre o que poderia acontecer com o sistema ecológico em estudo, caso as variáveis atuais fossem mantidas, e o que poderia acontecer se essas variáveis fossem alteradas.

Referências complementares sobre ecologia

• Margalef, R. Ecologia. Barcelona: Omega, 1989. 951p.
• Odum, E. P. Fundamentos de Ecologia. 4. ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1971. 927р. 

Conceito e definições em ecologia

• O objetivo deste capítulo é apresentar um vocabulário comum para o estudo da ecologia.
• Os conceitos e definições serão refinados nos próximos capítulos, especialmente aqueles relativos das comunidades e ecossistemas.

O organismo

• Uma primeira etapa para esse entendimento é definir o indivíduo.
• É considerado a unidade fundamental da ecologia.
• As características morfológicas e ontogenéticas (transformações durante o seu desenvolvimento) ajudam a determinar um indivíduo.
• Nem sempre a noção de unidade é fácil de alcançar, sendo que as plantas não são facilmente individualizáveis.
• São considerados organismos modulares (crescem a partir de ramificações).
• A parte unicelular (zigoto) e a parte modular (células multicelulares) morrem.

Para definição de população

• Segundo Townsend (2006), se usa o genete para esse entendimento.
• A maioria da biomassa viva da Terra e boa parte da existente nos oceanos e mares, é formada por florestas, campos, recifes de coral e turfeiras.

As populações são entidades conceituais mais abstratas

• Definida como um conjunto de indivíduos que compartilham uma determinada área geográfica
• Alta probabilidade com cruzamentos entre si Referindo-se a um agrupamento de indivíduos de uma mesma espécie.
• Na prática, pode ser muito difícil definir os limites entre populações
• Para definição, com frequência, utilizam-se valores como médias, variâncias e taxas
• Esses parâmetros são impossíveis de serem definidos para um nível de organização inferior.

Comunidades

• Assim como as populações, possuem atributos que transcendem aos dos indivíduos que as compõem
• As comunidades possuem estrutura e propriedades que não são apresentadas por suas populações componentes isoladamente
• Ex: estrutura trófica, fluxo de energia, diversidade de espécies, processos de sucessão
• O conceito de comunidade é uma abstração, pois as comunidades raramente possuem limites bem definidos
• As interações entre as populações que compõem uma comunidade geralmente estendem-se além de limites arbitrários
• As migrações de aves entre regiões temperadas e tropicais representam ligações entre as comunidades dessas duas áreas
• Padrões gerais na distribuição de tipos de comunidades podem ser reconhecidos em uma escala global
• Os ecólogos reconhecem o clima como o principal fator que determina os tipos vegetacionais
• Lembre-se de que uma comunidade pode ser definida em qualquer tamanho, escala ou nível dentro de uma hierarquia de habitats
• A floresta tropical brasileira no litoral atlântico é um exemplo.

Ecologia e comunidades

• Pode ser entendida como estudo de como o ser humano se relaciona com outros elementos, e não unicamente como uma análise científica da Terra e seus habitantes.
• Dada a complexidade dos ecossistemas, é importante compreender vários aspectos gerais da espécie antes de analisar como comunidades.
• O olhar humano no entanto é apenas mais um, e necessitamos analisar a biodiversidade para entender outros.

Ecossistema

• É a unidade fundamental da organização ecológica, onde ocorre a reciclagem de matéria e o fluxo de energia
• As definições mais modernas de ecossistema consideram esse termo como sinônimo de comunidade
• Ecossistema teria componentes bióticos e abióticos
• Os componentes bióticos de um ecossistema constituíam uma comunidade ecológica
• Ocorre que não faz sentido separar os componentes abióticos das comunidades bióticas
• Por esse motivo, o estudo das comunidades pode ser sentido como o estudo dos ecossistemas e vice-versa.

Biomas

• Os biomas são geralmente definidos como comunidades maiores de animais e plantas, características de determinadas regiões geográficas
• Condicionadas por condições climáticas ou edáficas amplas
• Um exemplo é a existência de florestas tropicais está em grande parte associada a regiões de clima tropical

Fatores Limitantes

• Vários fatores influenciam a distribuição, a sobrevivência,o crescimento e a reprodução dos organismos
• Condições abióticas, podem ser modificados por eles
• Recursos, requeridos pelos organismos, os quais, uma vez utilizados, tornam-se menos disponíveis para outros organismos.
• Sucessos ecologistas são regulados pela disponibilidade de poucos fatores ou necessidades pouco abundantes
• A produção primária está fortemente correlacionada com a precipitação
• Entre os muitos fatores que podem ser limitantes, estão os nutrientes, a água e a temperatura
• Em nível populacional, muitas vezes os fatores limitantes podem ser o alimento, a abundância de predadores ou o próprio clima
• Tanto a escassez como a demasia de um determinado fator podem ser prejudiciais a um organismo.
• O lagarto possui um limite de tolerância restrito a algumas poucas horas do dia
• Curvas de rendimento, ou curvas de tolerância, tipicamente, têm forma de sino
• pico muito estreitos, enquanto outras apresentam curvas com picos mais alargados
• Curvas podem ser alteradas durante a vida de um organismo
• Condições de tolerância, ou nicho ecológico.

Hipótese da Gaia

• James Lovelock, foi contratado pela NASA para desenvolver tecnologias comprovar ou não a existência de vida no planeta Marte
• A Terra que mantém essas concentrações de compostos na atmosfera terrestre
• Sistemas cojunto adaptatam e ecossistemas.
• A hipótese de Gaia foi rejeitada como teoria
• o desenvolvimento de modelos matemáticos na década de 1980 forneceu embasamento científico para essas ideias
• o modelo do "Mundo das Margaridas
• O Mundo das Margaridas é um planeta de tamanho aproximadamente igual a Terra.
• As margaridas pretas absorvem mais calor
• As margaridas não crescem abaixo de 5°C e acima de 40°C
• 22,5°C. Conforme a temperatura sobe, as sementes podem germinar.

Interações Interespecíficas

• Se ambas espécies influenciam na cadeia alimentar.
• O mutualismo é uma interação obrigatória
• Um exemplo é Quando ocorre uma associação física entre dois organismos mutualistas, essa interação é chamada de simbiose
• Interação obrigatória entre micro-organismos digestores de celulose e animais
• A predação ocorre quando uma população afeta a outra de modo adverso, mas se beneficia dessa interação
• O parasitismo é, em essência, muito similar à predação
• herbivoria pode pertencer a esse tipo de interação
• O comensalismo com ausência parasitas
• Já no amensalismo, uma população é afetada de modo adverso