ECOLOGIA
Universidade Federal do Paraná Campus Palotina
Evolução conceitual e definições de
ECOLOGIA
O que é Ecologia?
Origem do termo:
Do grego:
Oikos
, “casa” ou “lugar para viver” elogos
, “estudo”Haeckel, 1866, 1869 “Por ecologia queremos dizer o corpo de conhecimento que diz respeito à economia da natureza – investigação das
relações
totais do animal, tanto com seu ambienteorgânico
quanto com oinorgânico
, incluindo, acima de tudo, suas relaçõesamigáveis ou não com os animais e plantas com os quais ele trava contato, direta ou indiretamente – em uma palavra, a ecologia é o estudo de todas as complexas
interrelações às quais Darwin se referiu como as condições para a luta pela
sobrevivência”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,
Atmosfera
Hidrosfera Litosfera
Biosfera
Em outras palavras ecologia é a ciência que busca entender as
interações
entre•História natural científica (Elton, 1927)
•Estudo científico da
distribuição
eabundância
dos organismos (Andrewartha, 1961) •Estudo daestrutura
e dafunção
da natureza (Odum, 1963)•Estudo científico das
interações
que determinam a distribuição e a abundância dos organismos (Krebs, 1972)•Estudo do meio ambiente enfocando as
inter-relações
entre os organismos e seu meio circundante (Ricklefs, 1980)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
Origem:
A Ecologia emergiu como uma área distinta da biologia na virada do século
XX, desenvolvendo rapidamente convesões próprias que a diferenciam 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
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
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 àquelas adaptações que são ótimas para àquelas
condições
Quando as condições (bióticas ou abióticas) mudam, as adaptações
necessitam mudar
Seleção Natural Sobrevivência dos mais aptos
1859- Charles Darwin publica
“On the origin of species”:
Alguns eventos importantes da teoría ecológica
1866- Ernst Haekel alcunha 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, denota
que a doutrina de Darwin que a adapatação provia a natureza com um tipo
de lei para explicar as relações ecológicas
1927 - Elton, alcunha os conceitos de nicho e cadeia alimentar
1935- Tansley alcunhou o termo ecossistema para emfatizar a
importância dos intercâmbios dos materiais entre componentes
inorgânicos e orgânicos, bem como entre organismos
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.
• 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,
Conceito
Trófico-dinâmico
• plantas ou produtores primários capturam a energia e a transferem aos animais ou consumidores e aos decompositores.
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.
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.
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 da
Ecologia
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
Odum, Eugene P. 1964/1969 : analisar a estrutura e
função dos níves de organização além daqueles
relativos aos indivíduos e espécies
24 atributos dos ecossistemas
Desenvolvimento Clímax (maturidade)
(Produção; respiração; biomassa; cadeia trófica;
nutrientes, diversidade; ciclo de vida; forma de
crescimento; estabilidade…)
Ecologia de ecossistemas
Desenvolvimento formal da Teoria Ecológica
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 Cibernética Estabilidade Elasticidade
Modelos
É a formulação que
imita
um fenômeno no mundo real e por meio do
qual se pode fazer
previsões
.
Podem ser verbais ou na forma de
gráficos
Eles devem ser
estatísticos
ou
matemáticos
e suas previsões
Modelos
1
Complexidade dos sistemas ecológios
Necessidade de uma simplificação ou um modelo conceitual de funcinamento
Herbívoros Carnívoros E Produtores Decompo- sitores Respiração Respiração Respiração Respiração Calor Calor Calor Calor Calor Reserv. de Nutrientes Fluxo de energia Ciclagem de nutrientes
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 controle por retroalimentação de E e depósito de E Exportação de E armazenada (m. o. e organismos) Sumidouro de calor Exportação de mateiriais Heterótrofos Depósito
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.
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
Química Física
Ciências do solo Geociências Ciências aquáticas
ECOLOGIA DE
ECOSSITEMAS
Ciências Biológicas Ciên cias sistêmicas Ciên cias humanasEcologia Vegetal Ecologia Animal
Biogeoquímica
Ecologia de microrganismos Metereologia Bioquímica 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
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
Como estas abordagens se relacionam? Indivíduos Ambiente Espécies distintas Mesmas espécies Ambiente fisiológico Tempo Espaço
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 Carnívoros E Produtores Decompo- sitores Respiração Respiração Respiração Respiração Calor Calor Calor Calor Calor Reserv. de Nutrientes
Princípios holísticos da ecologia de paisagens (Troll, 1939)
Publicação do livro sobre fundamentos em ecologia por Eugene Odum em 1958. Abordagem funcinal
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 fraction lynx bir ths lynx deaths lynx birth fraction Hares Lynx ~ hares killed per lynx ~ lynx death fraction
one time lynx harvest size of 1 time
lynx har vest
Eventos importantes que originaram a teoria ecológica moderna
(continuação)
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)
Hubard Brook
http://www.hubbardbrook.org/
Área 31,6 ha – 0,3Km2
New Hampshire, USA Déc. 1960
Biosfera 2 (1991): Deserto de Sonora, Arizona (1,27 ha)
8 pessoas por 2 anos
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
