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ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA Prof. Jéssica Andrade Vilas Boas Ferreira ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS Marília/SP 2023 “A Faculdade Católica Paulista tem por missão exercer uma ação integrada de suas atividades educacionais, visando à geração, sistematização e disseminação do conhecimento, para formar profissionais empreendedores que promovam a transformação e o desenvolvimento social, econômico e cultural da comunidade em que está inserida. Missão da Faculdade Católica Paulista Av. Cristo Rei, 305 - Banzato, CEP 17515-200 Marília - São Paulo. www.uca.edu.br Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio ou forma sem autorização. Todos os gráficos, tabelas e elementos são creditados à autoria, salvo quando indicada a referência, sendo de inteira responsabilidade da autoria a emissão de conceitos. Diretor Geral | Valdir Carrenho Junior ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 5 SUMÁRIO CAPÍTULO 01 CAPÍTULO 02 CAPÍTULO 03 CAPÍTULO 04 CAPÍTULO 05 CAPÍTULO 06 CAPÍTULO 07 CAPÍTULO 08 CAPÍTULO 09 CAPÍTULO 10 CAPÍTULO 11 CAPÍTULO 12 CAPÍTULO 13 CAPÍTULO 14 CAPÍTULO 15 07 19 31 42 54 65 76 88 99 110 122 133 143 154 166 NOÇÕES EM ECOLOGIA SISTEMAS ECOLÓGICOS RELAÇÕES ECOLÓGICAS NÍVEIS TRÓFICOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS BIODIVERSIDADE E RIQUEZA DE ESPÉCIES BIOMAS BIOMAS BRASILEIROS METAPOPULAÇÕES E METACOMUNIDADES ECOLOGIA DE PAISAGEM FERRAMENTAS E MODELOS EM ECOSSISTEMAS DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E IMPACTO NOS ECOSSISTEMAS INTERFERÊNCIA ANTRÓPICA SOBRE OS ECOSSISTEMAS MANEJO E CONSERVAÇÃO DOS ECOSSISTEMAS ECOLOGIA E SOCIEDADE ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 6 INTRODUÇÃO Ao longo de todo o livro, você irá conhecer todos os conceitos e elementos que compõem a ecologia, especialmente quando se trata dos ecossistemas. A ecologia de ecossistemas é o ramo da ecologia que estuda as relações entre organismos e seu ambiente. Esta abordagem integra diferentes níveis de organização biológica, desde o nível de genes até o nível de ecossistemas interconectados. O objetivo da ecologia de ecossistemas é compreender como os organismos interagem uns com os outros e como eles afetam o ambiente e vice-versa. Uma compreensão profunda dos princípios da ecologia de ecossistemas é necessária para melhorar a saúde dos ecossistemas e para conservar e restaurar os habitats. A ecologia de ecossistemas se baseia na teoria da energia de troca, que descreve como a energia flui entre os organismos e os sistemas que os rodeiam. Esta teoria é usada para entender como a energia é transferida entre os organismos ao longo de cadeias alimentares, como os nutrientes são distribuídos pelo ambiente e como os nutrientes são usados pelos organismos. Esta abordagem também é utilizada para estudar o ciclo de nutrientes, que descreve como os nutrientes são removidos do ambiente e então reintroduzidos. Outra abordagem importante para a ecologia de ecossistemas é a teoria da diversidade ecológica. Esta teoria descreve como a diversidade biológica influencia a estabilidade dos ecossistemas. Por exemplo, estudos mostram que os ecossistemas mais diversos são mais resistentes a perturbações do que os ecossistemas menos diversos. Esta abordagem também é usada para compreender como os ecossistemas se recuperam de perturbações, como as mudanças climáticas. Finalmente, a ecologia de ecossistemas também estuda a conexão entre os ecossistemas e o homem. Esta abordagem explora como o uso humano do ambiente afeta os ecossistemas e como os ecossistemas respondem aos impactos humanos. Esses estudos têm sido cada vez mais importantes no esforço para entender como o meio ambiente e a saúde humana são interligados. Os ecólogos que se dedicam aos estudos dos ecossistemas podem ajudar a desenvolver práticas de manejo e restrições para que os ecossistemas possam prosperar e se manter saudáveis, enquanto também atendem às necessidades humanas. Tenha uma boa jornada! ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 7 CAPÍTULO 1 NOÇÕES EM ECOLOGIA 1.1 Escopo e percepções em Ecologia Olá alunos! Ao iniciarmos esta jornada rumo aos conhecimentos da Ecologia, primeiramente convido você a fazer uma breve reflexão. Existe uma frase dita pelo filósofo Aristóteles que diz “o todo é maior que a soma de suas partes”. Em áreas como a matemática, por exemplo, esta frase pode soar um tanto quanto estranha, ao passo que, é uma verdade absoluta que o resultado da soma de um mais um é dois. No entanto, em áreas do conhecimento, tais como a Ecologia, esta colocação faz muito sentido e você vai entender o porquê! Um ecossistema de floresta, por exemplo, é muito mais do que apenas um conjunto de árvores ou espécies de vegetais. Cada parte que compõe este ambiente possui uma função individual independente e, quando estão reunidas no todo, outras funções podem ocorrer. Nesse sentido, uma única árvore isolada no quintal de sua residência apresenta uma função diferente daquela que ocorre quando em conjunto com outras espécies de vegetais. A ciência ecologia possui particularidades para sua compreensão, são milhões de espécies diferentes, numerosos indivíduos geneticamente distintos vivendo e interagindo em um planeta mutável. Portanto, para entendermos o que ocorre no todo, precisamos conhecer suas as partes. Nesse sentido, o pensamento filosófico apresentado acima pode e deve ser utilizado constantemente por ecólogos com o intuito de contribuir para o desenvolvimento das percepções e padrões na natureza. 1.2 Conceito de Ecologia O termo “ecologia” foi utilizado pela primeira vez em 1869 no livro Morfologia Geral dos Organismos escrito pelo alemão Ernst Haeckel. Biólogo, naturalista, filósofo, médico e professor, influenciado por grandes nomes como Charles Darwin, desenvolveu estudos provenientes de viagens, descrevendo espécies e relatando observações a respeito do funcionamento da natureza e de como essas complexas relações são importantes para o funcionamento do ambiente. Haeckel utilizou termos gregos para a definição do termo ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 8 Ecologia, “Oikos” = casa e, “Logos” = estudo. Assim sendo, define-se Ecologia como o estudo das interações entre os organismos com o ambiente em que vivem. Do ponto de vista de Haeckel, a natureza era um todo unificado constituído por complexos inter- relacionamentos que foram anteriormente denominadas por Darwin como condições de luta pela existência. Alguns anos depois, Krebs (1972) se aprofundou na definição do termo Ecologia como “o estudo científico das interações que determinam a distribuição e a abundância dos organismos”. Para o autor, o ambiente de um organismo consiste em um conjunto de influências exercidas sobre ele, tais como fatores abióticos (temperatura, luminosidade) e bióticos (de outros organismos). De acordo com o o autor, esses fatores são os principais responsáveis pela distribuição e abundância dos organismos, ou seja, onde, quantos e porque eles ocorrem em um determinado local. Ambas as definições são aceitas e utilizadas até os dias de hoje. No entanto, apesar destas definições da Ecologia para a ciências biológicas, o termo passou a ser utilizado de fato somente no século XIX, quando os cientistas da área começaram a se autodenominar ecólogos. Logo em seguida (século XX), iniciaram-se os primeiros encontros entre ecólogos, formação de sociedades e a criação de periódicos destinados exclusivamente à Ecologia. Daí em diante, esta ciência conquistou seu espaço e desde então vem passando por modificações. Os profissionais dedicados à Ecologia em diferentes subáreas são dezenas de milharesao redor do mundo. Os estudos ecológicos são responsáveis, por exemplo, pelo entendimento da dispersão de organismos ao redor do planeta, incluindo os patogênicos (exemplo: vírus da COVID-19), de como a composição do solo influencia no crescimento das plantas e, de quais são os possíveis efeitos da contaminação ambiental sobre os microrganismos. Além disso, a ecologia contribui significativamente para desenvolver alternativas de manejo dos recursos naturais, na busca constante por soluções sustentáveis inteligentes que possam garantir a qualidade da vida humana. No entanto, é importante ressaltar que, apesar de todo o desenvolvimento de ferramentas e métodos para os estudos ecológicos, a compreensão de muitas questões ainda pode ser incompleta e imperfeita. Por esta razão, é importante que ocorra a integração da ecologia com outras áreas, tais como a zoologia, evolução, biologia celular e molecular, etc., com o objetivo de se aprofundar no entendimento acerca de diversas questões da natureza e promover a interdisciplinaridade, reforçando o pensamento exposto por Aristóteles no início deste capítulo! ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 9 1.3 Vocabulário em Ecologia Antes de nos aprofundarmos nos assuntos relacionados à Ecologia, é importante que você possua familiaridade com o vocabulário comumente utilizado nos conteúdos. Na Tabela 1 estão descritos de forma resumida os principais termos que devem ser conhecidos antes de iniciar os estudos em ecologia. Termo Definição Adaptação Capacidade de sobrevivência e/ou reprodução de um organismo em seu ambiente Biomassa Quantidade de matéria orgânica animal ou vegetal utilizada como fonte de energia Cadeia alimentar Sequência linear de transferência de matéria e energia em um ecossistema Ciclagem de nutrientes Transferência contínua de nutrientes através dos organismos e seu ambiente Consumidor Organismos que consomem outros organismos e/ou seus restos para obtenção de energia Decompositores Organismos que consomem matéria morta para a obtenção de energia Fatores abióticos Elementos não vivos que exercem influência sobre o ambiente (exemplo: físicos e químicos) Fatores bióticos Elementos vivos que exercem influência sobre o ambiente (exemplo: todos os tipos de organismos) Funções Ecossistêmicas Papel desempenhado por organismos que geram benefícios para o próprio sistema (exemplo: ciclagem de nutrientes e transferência de energia) Habitat Local onde uma determinada espécie vive Nicho Ecológico Espaço que apresenta um conjunto de condições e características que permitem a sobrevivência de uma determinada espécie no ambiente Nível trófico Conjunto de organismos que apresenta o mesmo tipo de nutrição (exemplo: herbívoros, carnívoros) Produtor Organismos autotróficos, ou seja, que utilizam energia a partir de uma fonte externa para produzir seu próprio alimento (exemplo: plantas) Relações Ecológicas Interespecíficas Interações entre indivíduos de uma mesma espécie Relações Ecológicas Intraespecíficas Interações entre indivíduos de espécies diferentes Seleção Natural Processo evolutivo em que os organismos possuem características específicas que garantem a sua sobrevivência e reprodução Serviços Ecossistêmicos Papel desempenhado pelos ecossistemas em benefício do ser humano que são indispensáveis para sua sobrevivência (exemplo: água, alimento) Seres Autotróficos Organismos capazes de produzir o próprio alimento (exemplo: plantas) Seres Heterotróficos Organismos que não são capazes de produzir seu próprio alimento Sucessão Ecológica Alterações graduais na comunidade de um determinado ecossistema Teia alimentar Interação existente entre cadeias alimentares distintas em um ecossistema Tabela 1 – Principais termos utilizados em estudos ecológicos. Fonte: Adaptado de Cain et al., 2011. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 10 Antes mesmo de existir os conceitos ecológicos que hoje conhecemos e que foram definidos acima, o naturalista Charles Darwin (Figura 1), um dos cientistas mais importantes no assunto sobre a origem da vida e evolucionismo, já havia realizado observações a respeito de alguns termos que viriam a ser definidos mais adiante na história da Ecologia. Figura 1: Charles Darwin - Cientista Naturalista Fonte: https://pixabay.com/photos/charles-robert-darwin-scientists-62911/ Darwin propôs que a evolução ocorreria mediante o processo descrito por ele como seleção natural (1859), onde os organismos mais aptos são selecionados, sobrevivem e se reproduzem em seu ambiente, passando suas características aos seus descendentes. Por vezes, Darwin utilizou o termo “vaga” em sua obra Origem das Espécies, predizendo o conceito de nicho ecológico. Ainda, o autor se referia à “economia da natureza” considerando a relevância da interação dos fatores bióticos e abióticos para o complexo funcionamento do sistema. O naturalista escreveu que a quantidade de vagas na natureza eram finitas e que quanto mais próximas as espécies maior a competição entre elas, ou seja, era o que hoje conhecemos como sobreposição de nicho, que ocorre quando as necessidades de organismos diferentes são semelhantes. ANOTE ISSO De um modo geral, a biologia possui inúmeros termos e conceitos que fazem parte do dia a dia do profissional e, como você pôde notar, na ecologia não é diferente! Por isso, convido você a se aprofundar no vocabulário apresentado, de modo que ele potencialize a sua compreensão acerca do conteúdo apresentado durante toda a disciplina. https://pixabay.com/photos/charles-robert-darwin-scientists-62911/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 11 1.4 Ferramentas em Ecologia Como vimos acima, a natureza é composta por um complexo de sistemas interagindo entre si. Por isso, para realizar um estudo ecológico, na grande maioria das vezes, é necessário fazer conclusões do “todo” a partir do estudo de uma “parte” e/ou até mesmo fazer projeções futuras baseadas em experiências acumuladas no passado. Para que isto ocorra, existem algumas ferramentas que são utilizadas para o desenvolvimento de estudos ecológicos: 1. Observações dos padrões e/ou da história natural; 2. Elaboração de modelos matemáticos; 3. Experimentos manipulativos. Inicialmente, os estudos ecológicos eram realizados somente através da observação de padrões (Figura 2). Dados observacionais sem nenhum tipo de manipulação foram muito utilizados pelos primeiros cientistas naturalistas. Darwin era um deles, você se recorda?! No entanto, ao passo em que as observações produzem resultados relevantes, eles também podem ser questionáveis, uma vez que possuem o potencial de serem afetados por fatores ambientais incontroláveis, isto é, diferentes variáveis podem interferir nos resultados. Ao longo do tempo, a solução para um estudo observacional de qualidade foi atrelado aos avanços tecnológicos, como por exemplo, o sensoriamento remoto e a microscopia. Além disso, a utilização de testes de hipótese que envolvem a comparação de resultados de observações com modelos previamente validados passaram a ser indispensáveis neste processo. Figura 2: Grupo de pesquisadores realizando observações na natureza. Fonte: https://pixabay.com/photos/focus-group-discussion-field-research-3515453/ Posteriormente, a modelagem matemática conquistou seu espaço, sendo considerada uma ferramenta generalista, ou seja, por meio da utilização de modelos matemáticos https://pixabay.com/photos/focus-group-discussion-field-research-3515453/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 12 computacionais foi possível identificar processos que produzem comportamentos, padrões e dinâmicas na natureza. Desse modo, a modelagem matemática utiliza de conexões lógicas evidenciadas e as transformaem questões matemáticas que, a posteriori poderão ser interpretadas com base em observações do mundo real, possibilitando a compreensão dos fenômenos naturais. Por fim, a abordagem experimental proporcionou um novo entendimento das relações de casualidade observadas na natureza. Experimentos manipulativos possibilitaram a compreensão das relações de causa e efeito no que diz respeito a uma determinada condição da natureza. As respostas encontradas em um experimento conduzido em laboratório podem direcionar conclusões sobre a dinâmica de processos que de fato ocorrem na natureza. Além disso, é possível também conduzir experimentos em campo, utilizando o próprio ambiente como um instrumento de teste de teorias ecológicas. Assim sendo, existem métodos essenciais em experimentos ecológicos que precisam ser sempre considerados: a repetição, definição e identificação dos tratamentos e controles apropriados. A repetição e a identificação dos tratamentos são essenciais para minimizar as chances de outras variáveis não controladas pelo pesquisador influenciarem nos resultados. Ainda, os controles desempenham um papel importante, sendo base de comparação para os demais tratamentos do experimento, evitando confusão nas percepções de causa-efeito. Portanto, ao elaborar um experimento, seja criterioso! ISTO ACONTECE NA PRÁTICA Antes de executar um experimento, é importante que o pesquisador tenha em mente que precisa seguir algumas premissas fundamentais para a sua execução. Desse modo, o pesquisador evita cometer erros que podem acarretar em conclusões equivocadas ou até mesmo no fracasso completo do estudo. Na Figura 3, estão resumidas as etapas do processo de planejamento de um experimento e/ou estudo ecológico. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 13 Figura 3: Etapas de um planejamento experimental Fonte: Elaborado por Jéssica Ferreira ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 14 Assim como toda ciência, a ecologia também é movida por questionamentos. Tudo se inicia na curiosidade, na dúvida e/ou em um problema que precisa ser solucionado. Em seguida, é preciso revisar profundamente o assunto e conhecer as principais referências que darão suporte para a pesquisa. Feito isso, o próximo passo é definir as hipóteses. Em suma, a hipótese é uma afirmação e/ou sugestão direcionada, que procura ser comprovada por um premissa central ou teorias previamente estabelecidas. Através dela é possível deduzir ou inferir um determinado conjunto de consequências, suposições ou predições. A hipótese é a responsável pela direção de todo o estudo. Por isso, precisa ser elaborada com fundamentos. Posteriormente, é realizada a elaboração do experimento em si, levando em consideração as condições e variáveis a serem testadas, o tamanho da amostra e o esforço amostral. Além disso, esta etapa inclui o delineamento experimental, isto é, quais os tipos de tratamentos, como eles serão distribuídos e os níveis de combinações que serão atribuídos às unidades experimentais. Um experimento bem desenhado tende a evitar intercorrências e erros ao longo de sua realização. Após a coleta de dados, são realizadas as análises estatísticas. A matemática é uma ferramenta importante nesta etapa, auxiliando significativamente na interpretação dos dados que irão direcionar as explicações e conclusões do experimento. Por fim, todas ou algumas questões poderão ser respondidas e outras perguntas serão propostas para estudos futuros. A seguir, serão mostrados dois exemplos de estudos ecológicos. O primeiro exemplo de estudo foi realizado por Quadra et al. (2019), utilizando cálculos matemáticos com base no produto interno bruto (PIB) e no índice de desenvolvimento humano (IDH), para entender os padrões globais de consumo de cafeína e investigar as tendências ao longo do tempo, visto que esta substância é uma das mais consumidas ao redor do mundo e tem sido frequentemente detectada em ecossistemas aquáticos, provocando efeitos sobre a biota aquática e terrestre, até mesmo para o ser humano. Na Figura 4 os autores observaram que o consumo de café está aumentando no mundo, possivelmente devido ao crescimento populacional global, e consequentemente, pode haver relação com o aumento das concentrações ambientais de cafeína. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 15 Figura 4: Crescimento da população global (bilhões de habitantes) e consumo global de café (toneladas) de 1990 a 2013. Fonte: Quadra et al. (2019) Em suma, o estudo mostrou que as maiores concentrações de cafeína coincidem com países que apresentam um maior consumo per capita e que, apesar das altas taxas de degradação da cafeína, o seu consumo tende a aumentar, consequentemente elevando a quantidade da substância que entra no ambiente, podendo ultrapassar os limites para a sobrevivência de várias espécies descritas como tolerantes às altas concentrações aceitáveis. Portanto, os autores concluem que é necessário tomar medidas para evitar que a cafeína chegue aos ecossistemas aquáticos através da implementação de sistemas de tratamento de esgoto mais eficazes. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 16 Figura 5: Correção do consumo per capita de cafeína: (A) anos; (B) índice de desenvolvimento humano e; (C) produto interno bruto entre países (1990- 2016). As cores vermelhas mostram correlações positivas. Fonte: Quadra et al., (2019) O estudo citado acima é apenas um dos inúmeros exemplos de estudos ecológicos que podem ser realizados utilizando cálculos matemáticos que apresenta uma tématica atual e moderna, com informações que impactam muitos países ao redor do mundo. O segundo exemplo é um modelo de estudo de cunho experimental. Reis et al. (2019) identificaram e quantificaram protozoários ciliados presentes no conteúdo ruminal de dois grupos genéticos de bovinos de corte submetidos a diferentes sistemas de alimentação (pasto, suplemento de pasto e confinado). A hipótese testada foi a de que a raça dos bovinos e a dieta alterariam a estrutura da comunidade e densidade dos ciliados (Figura 6). De acordo com o estudo, características genéticas e outros fatores, tais como a dieta do animal, contribuem diretamente para a sua produtividade, visto que o tipo de dieta está diretamente relacionado à composição da microbiota do rúmen e em como esta proteína microbiana estará disponível para ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 17 o animal hospedeiro. Os autores identificaram efeito sobre os protozoários ciliados para as dietas e raças analisadas. Os animais alimentados exclusivamente com pasto apresentaram maior diversidade em comparação às demais dietas, corroborando a hipótese proposta inicialmente. Figura 6: Esquema representativo do estudo desenvolvido por Reis et al. (2019). Fonte: Reis et al. (2019), adaptado por Jéssica Ferreira. Neste segundo exemplo, chamo atenção para um outro ponto comentado anteriormente neste capítulo. Antes das análises ecológicas, os autores realizaram previamente um estudo taxonômico, identificando e estudando profundamente as espécies de protozoários ciliados, de modo a compreender como e quais espécies poderiam fazer diferença nos resultados encontrados. Demonstrando assim a importância de estudos colaborativos com outras áreas além da Ecologia. Falaremos mais sobre isso em detalhes ao longo deste livro! Assim como estas, outras inúmeras conclusões podem ser alcançadas com estudos ecológicos. No entanto, é preciso que haja esforços na busca pela compreensão acerca de inúmeras questões, visto que nosso entendimento ainda é limitado. À medida que o desenvolvimento de tecnologias é aprimorado, espera-se que cada vez mais os ecólogos possam explorarnovos horizontes acerca dos processos e padrões da natureza. De repente, você pode ser o próximo ecólogo que buscará desenvolver métodos e alternativas para explicar os fenômenos naturais! ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 18 ISTO ESTÁ NA REDE Neste primeiro capítulo, foi possível perceber que a ecologia é complexa e por isso, quando interligada a outras ciências, pode se tornar cada vez mais eficiente. Esta tendência já estava sendo discutida entre pesquisadores de todas as áreas e se potencializou após a pandemia da COVID-19. Neste sentido, convido você a se aprofundar neste assunto através da leitura de artigos científicos que podem ser encontrados na internet: • https://link.springer.com/article/10.1007/s11430-020-9664-6. Acesso em: 02 mar. 2023. • https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32430070/. Acesso em: 02 mar. 2023. Bons estudos e até o próximo capítulo! https://link.springer.com/article/10.1007/s11430-020-9664-6 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32430070/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 19 CAPÍTULO 2 SISTEMAS ECOLÓGICOS 2.1 Divisões da Ecologia Como vimos no Capítulo 1, a natureza é uma rede complexa de interações e, para que possamos compreender o todo, precisamos conhecer suas partes e entender como elas se conectam entre si. Nesse sentido, os estudos em Ecologia podem ser divididos em duas áreas distintas: • Autoecologia: é a parte da Ecologia responsável pelos estudos das espécies, isto é, como cada espécie pode ser influenciada pelo seu ambiente individualmente. • Sinecologia: por outro lado, é responsável pelos estudos das comunidades, observando não apenas uma única espécie, mas todos os demais organismos que interagem entre si. No tópico a seguir você irá conhecer todos os sistemas ecológicos da natureza e como eles se organizam! 2.2 Níveis de organização ecológica Um sistema ecológico pode ser representado por um único organismo ou até mesmo um ecossistema inteiro. O menor sistema é considerado um subconjunto de um próximo sistema maior, formando assim diferentes sistemas ecológicos com hierarquia. Na Figura 1, é possível observar a representação deste conceito de que um único sistema é capaz de formar outros que estão em constante conexão e interação. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 20 Figura 1: Representação dos sistemas ecológicos e suas hierarquias. Do organismo (menor escala) até a biosfera (maior escala). Fonte: Elaborado por Jéssica Ferreira (Adaptado de Ricklefs, 2010). O organismo, indivíduo de uma determinada espécie, é considerado uma unidade essencial no sistema ecológico. Ele é o responsável pelo processamento de diferentes elementos e pela transformação da energia ao longo da cadeia trófica. Quando o ecólogo volta seu olhar para um determinado organismo está em busca de informações acerca de sua forma, comportamento, fisiologia e demais aspectos que permitem a sua existência. Como por exemplo, espécies de vegetais que habitam regiões quentes e úmidas possuem maior porte e estrutura tanto de área foliar quanto de altura (Figura 2A), enquanto espécies vegetais de ambientes frios e úmidos no inverno e secos no verão, apresentam menor porte e estrutura, tais como folhas duras e pequenas (Figura 2B). De modo geral, os pesquisadores dedicados ao estudo dos organismos estão constantemente interessados em sua história evolutiva e em conhecer quais as adaptações observadas ao longo do tempo que permitiram a sua sobrevivência. Figura 2: (A): Floresta Amazônica, modelo de ambiente quente e úmido com espécies de vegetais de grande porte; (B): Caatinga, com exemplo de espécie de vegetal com estruturas para suportar a seca e oscilações extremas de temperatura. Fonte: https://pixabay.com/pt/photos/amazon-amaz%c3%b4nia-floresta-natureza-4769367/ https://pixabay.com/pt/photos/sol-cactos-verde-seca-natureza-4542523/ A população se refere a muitos organismos de uma mesma espécie que vivem em um determinado ambiente. Entre indivíduos de uma população, ocorre a troca de https://pixabay.com/pt/photos/amazon-amaz%c3%b4nia-floresta-natureza-4769367/ https://pixabay.com/pt/photos/amazon-amaz%c3%b4nia-floresta-natureza-4769367/ https://pixabay.com/pt/photos/sol-cactos-verde-seca-natureza-4542523/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 21 material genético que são passados aos seus descendentes. Este sistema ecológico pode ser considerado como imortal para alguns estudiosos, visto que os tamanhos das populações são mantidos através do tempo pelo nascimento de indivíduos, sucedendo os que morrem (Figura 3). As populações possuem algumas particularidades em comparação aos organismos, tais como alcance geográfico, densidade (número de indivíduos por área) e mudanças em sua composição e tamanho. Tais características podem transmitir respostas acerca dos ciclos reprodutivos, sexo, faixa etária e estrutura genética ao longo do tempo. Mutações genéticas, por exemplo, podem alterar as taxas de natalidade e mortalidade ou até mesmo serem influenciadas por fatores abióticos do ambiente, como por exemplo a disponibilidade de água. Figura 3: Alcateia de Leões representando um modelo de população. Fonte: https://pixabay.com/pt/photos/amigos-le%c3%b5es-%c3%a1frica-predador-1132745/ O conjunto de populações distintas que habitam o mesmo ambiente formam uma comunidade, que podem interagir de diversas maneiras. Aqui, as relações podem depender, por exemplo, do hábito alimentar das espécies onde a relação predador- presa pode ser identificada (exemplo: carnívoros, herbívoros) ou através de interações cooperativas, tais como os polinizadores (Figura 4). No próximo capítulo você irá aprender mais sobre as relações ecológicas e qual a importância delas para o funcionamento e dinâmica dos ecossistemas! Figura 4: Abelha polinizando uma espécie de vegetal, representando um modelo de comunidade. Fonte: https://pixabay.com/pt/photos/abelha-inseto-polinizar-poliniza%c3%a7%c3%a3o-4059892/ https://pixabay.com/pt/photos/amigos-le%c3%b5es-%c3%a1frica-predador-1132745/ https://pixabay.com/pt/photos/amigos-le%c3%b5es-%c3%a1frica-predador-1132745/ https://pixabay.com/pt/photos/abelha-inseto-polinizar-poliniza%c3%a7%c3%a3o-4059892/ https://pixabay.com/pt/photos/abelha-inseto-polinizar-poliniza%c3%a7%c3%a3o-4059892/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 22 Em geral, para os estudos ecológicos, os aspectos de uma comunidade estão intimamente ligados à compreensão da riqueza e abundância relativa dos organismos que vivem em um mesmo ambiente. O termo riqueza é utilizado para definir a quantidade de espécies, por outro lado, a abundância se refere à quantidade de indivíduos de uma determinada espécie. Tais medidas são utilizadas para estimar os padrões globais de biodiversidade e contribuem para a execução de ações voltadas ao manejo e conservação de espécies. ANOTE ISSO A união dos organismos, populações e comunidades juntamente com o ambiente físico e químico formam os ecossistemas. É importante você entender que há complexidade e grandeza nos ecossistemas, visto que eles incluem inúmeros elementos conectados e distintas variáveis interagindo constantemente. São exemplos de ecossistemas: uma floresta, a savana, um lago ou um estuário (Figura 5). Os estudos ecológicos voltados para os ecossistemas buscam entender o funcionamento dos processos, tais como o fluxo de matéria e energia ao longo da cadeia alimentar e como estas dinâmicas podem ser influenciadas por fatores abióticos. Figura 5: Exemplos de ecossistemas. (A) Floresta, (B) Savana, (C) Lago e (D) estuário. Fonte: https://pixabay.com/pt/photos/arvores-floresta-caminho-da-floresta-3410846/; https://pixabay.com/pt/photos/zebras-girafa-%c3%a1frica-natureza-5272926/; https://pixabay.com/pt/photos/%c3%a1sia-bangkok-cidade-jardim-verde-2693042/; https://pixabay.com/pt/photos/rio- estu%c3%a1rio-terekhol-mar-goa-382354/ https://pixabay.com/pt/photos/arvores-floresta-caminho-da-floresta-3410846/ https://pixabay.com/pt/photos/arvores-floresta-caminho-da-floresta-3410846/ https://pixabay.com/pt/photos/zebras-girafa-%c3%a1frica-natureza-5272926/ https://pixabay.com/pt/photos/zebras-girafa-%c3%a1frica-natureza-5272926/ https://pixabay.com/pt/photos/zebras-girafa-%c3%a1frica-natureza-5272926/ https://pixabay.com/pt/photos/%c3%a1sia-bangkok-cidade-jardim-verde-2693042/ https://pixabay.com/pt/photos/%c3%a1sia-bangkok-cidade-jardim-verde-2693042/ https://pixabay.com/pt/photos/rio-estu%c3%a1rio-terekhol-mar-goa-382354/ https://pixabay.com/pt/photos/rio-estu%c3%a1rio-terekhol-mar-goa-382354/ https://pixabay.com/pt/photos/rio-estu%c3%a1rio-terekhol-mar-goa-382354/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 23 Por fim, a conexão de todos os ecossistemas em uma única biosfera, que inclui todos os organismos e ambientes, considerada o sistema ecológico final. As conexões das partes que compõem a biosfera vão desde o simples transporte de nutrientes e energia através correntes de vento ou água até o deslocamento dos organismos. A migração de baleias (Figura 6), por exemplo, conecta os ecossistemas de mares de regiões distintas ao redor do mundo. A busca por melhores recursos alimentares e temperaturas ideais para a reprodução influenciam direta e indiretamente os ecossistemas marinhos. Figura 6: Migração de baleias. Fonte: https://www.pexels.com/pt-br/foto/fotografia-aerea-aerofotografia-fotografia-animal-fotografia-de-animais-8907831/ 2.3 Nicho Ecológico vs Habitat Até aqui você pôde ver como são formados os sistemas ecológicos e a importância de cada um deles. Agora precisamos mencionar dois conceitos brevemente vistos no Capítulo 1 e incorporá-los ao que vimos a respeito dos sistemas ecológicos. Por muito tempo, os conceitos de habitat e nicho ecológico foram confundidos, visto que suas definições são subsequentes. O habitat de um organismo diz respeito ao local físico no qual ele vive e este pode ser reconhecido pelas características físicas que incluem uma predominante forma de vida, seja ela animal ou vegetal. Por exemplo, a ecologia diferencia os habitats aquáticos e terrestres. Entre os hábitats aquáticos há os de água doce e o marinho e, dentre os habitats marinhos estão os oceânicos e os estuários, e assim sucessivamente. Por outro lado, o nicho ecológico está relacionado com as condições toleráveis para a manutenção da vida de uma determinada espécie, ou seja, o seu papel no sistema ecológico e quais as condições que determinam a sua presença naquele determinado ambiente. Na Figura 7 estão reproduzidos alguns exemplos de habitats e nichos ecológicos. https://www.pexels.com/pt-br/foto/fotografia-aerea-aerofotografia-fotografia-animal-fotografia-de-animais-8907831/ https://www.pexels.com/pt-br/foto/fotografia-aerea-aerofotografia-fotografia-animal-fotografia-de-animais-8907831/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 24 Nenhum organismo pode sobreviver sob todas as condições do planeta, mas o fato é que a diversidade de habitats existentes é a base que sustenta a biodiversidade global. Assim sendo, é importante recordar neste ponto as bases da teoria da evolução que mencionam a especialização como um processo inerente à história evolutiva das espécies, tanto para a definição de seu habitat quanto para a ocupação de nicho. Por isso, não há duas espécies exatamente iguais, visto que cada uma possui particularidades no que diz respeito à forma e função que definem as condições ideais de sobrevivência. Figura 7: Representação de diferentes tipos de habitats e nichos ecológicos. Fonte: Elaborado por Jéssica Ferreira. 2.4 Estabilidade dos ecossistemas Como vimos, os ecossistemas são compostos por diferentes partes com funções específicas. As interações dos sistemas ecológicos possuem propriedades de automanutenção e regulação. O equilíbrio entre os sistemas é denominado homeostase. Termo derivado do grego “homeo” = igual e “stasis” = estado, que diz respeito à dinâmica dos sistemas biológicos para permanecer em estado de equilíbrio. Na natureza não há estado de equilíbrio perfeito, ele sempre é dinâmico! Os mecanismos de controle homeostático foram desenvolvidos ao longo da história evolutiva dos organismos e são utilizados para a manutenção de um estado interno frente a inúmeras condições externas. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 25 Populações, por exemplo, podem ser reguladas por fatores distintos, tais como os predadores, a redução ou aumento das taxas de reprodução ou até mesmo pela competição entre os indivíduos da população por limitação de recursos. ISTO ACONTECE NA PRÁTICA A redução de uma determinada população de presas pode provocar a diminuição do número de predadores, visto que estes não encontram mais recursos alimentares disponíveis. Nesse sentido, quando houver a redução de predadores, a população de presas pode aumentar novamente, ou seja, seguindo a dinâmica para o estado de equilíbrio. Em geral, em uma comunidade, os predadores podem ser os responsáveis pela regulação do tamanho populacional de presas e vice-versa. 2.4.1 Limites de tolerância Neste ponto dos estudos em Ecologia, é importante compreender como os limites de tolerância podem influenciar nas atividades dos organismos e, consequentemente, como tais fatores poderão afetar o funcionamento dos ecossistemas. Os fatores limitantes podem ser diversos, como por exemplo, temperatura, umidade, pH, salinidade e até mesmo a concentração de contaminantes. Diferentemente dos recursos, as condições do ambiente são fundamentais para o entendimento do limite de tolerância e das necessidades dos organismos quanto à ocupação de seu nicho ecológico. Neste sentido, é importante conhecer e diferenciar dois conceitos: resiliência e resistência. O conceito de resiliência ecológica corresponde à capacidade de um sistema ecológico em retornar ao seu estado inicial de equilíbrio após ser submetido a uma alteração. Por outro lado, a resistência ecológica diz respeito à capacidade de um sistema em suportar as variações mediante uma perturbação. Observe o esquema da Figura 8, que demonstra claramente a diferença entre os conceitos apresentados acima. Os sistemas ecológicos tendem a alterar seu estado de estabilidade e resiliência. Durante as fases de estabilidade, o sistema tende a ampliar sua organização e conexões entre os elementos. A estabilidade faz referência à escala de uma determinada perturbação, ao passo que, tanto a resistência quanto a resiliência de uma comunidade estão intimamente ligadas à magnitude do dano sofrido. No entanto, à medida que sofrem perturbações, necessitam de uma reorganização destes elementos, de modo a promover novas conexões e definir um novo estado. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 26 Figura 8: Esquema representativo das medidas de resiliência e resistência de um ecossistema. Fonte: Elaborado por Jéssica Ferreira (adaptado de Begon et al., 2007). As mais variadas espécies estão exercendo suas funções simultaneamente e, uma vez que são atingidas por uma determinada perturbação, tais funções podem ser compensadas por sistemas com funções semelhantes. Isto explica, em partes, como um ecossistema pode resistir à extinção de algumas espécies, evitando um colapso. Uma vez que fortalecem a capacidade de resiliência de um ecossistema, podem promover a conservação da biodiversidade e consequentemente, das funções ecológicas. Em estudos recentes, existe uma subárea utilizada exclusivamente para medir os atributos (características)de uma determinada espécie e tais atributos (morfologia, comportamento) são denominados funcionais visto que são essenciais para entender os processos ecossistêmicos. É possível quantificar a diversidade funcional através dos grupos de espécies ou de índices numéricos obtidos a partir de atributos das espécies. Estes valores podem ser aplicados a cálculos estatísticos para comparar diferentes comunidades e ampliar o conhecimento acerca da função das espécies e quais delas desempenham funções semelhantes. O conhecimento acerca da diversidade funcional dos organismos está na lista dos maiores desafios das ciências ambientais para as próximas gerações e que possuem maior probabilidade de produzir resultados com grande relevância para a ciência (National Research Council, 2000, p.20). Para alguns grupos de organismos, como por exemplo, o fitoplâncton, a diversidade funcional encontra-se em fase de desenvolvimento e aprofundamento acerca do assunto. No entanto, para áreas como a botânica este tema está um pouco mais avançado e tem contribuído significativamente ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 27 para o entendimento do funcionamento dos ecossistemas, contribuindo para o manejo e conservação das espécies. Caso queira se aprofundar no assunto, recomendo a leitura do artigo de Mammola et al. (2021) e do relatório acima citado. 2.4.2 Evolução e seleção natural “Nada em biologia faz sentido a não ser sob a luz da evolução”. Esta frase dita pelo biólogo e geneticista Theodosius Dobzhansky faz menção à importância da teoria da evolução das espécies para todas as áreas da biologia. A teoria da evolução por seleção natural, proposta por Darwin, é um conceito unificador na biologia. A evolução atribui as mudanças temporais de qualquer natureza, por outro lado, a seleção natural explica as particularidades com que essas mudanças ocorrem. As mutações genéticas fazem parte da teoria da evolução, considerada a razão pela qual há diversidade genética de organismos. A diversidade genética é expressa por inúmeros caracteres nos organismos, sendo um dos fatores mais importantes na resposta dos organismos diante das mudanças do ambiente. Diversos são os fatores que influenciam o sucesso reprodutivo de uma espécie e a capacidade que ela possui de tolerar as mudanças para garantir sua sobrevivência. Por isso é tão importante observar a história evolutiva das espécies para compreender seus limites e tolerâncias. 2.4.3 Variações de espaço e tempo Quando se trata de ecossistemas, é importante entender que os ambientes são diferentes de um local para o outro. Há variações em grande escala, tais como topografia e clima, e em menor escala de modo que a heterogeneidade pode ser provocada pelo tipo de solo e até mesmo pelas atividades de animais e plantas. Neste sentido, quando se trata do funcionamento dos ecossistemas e de seus limites e tolerâncias, as variáveis de tempo e espaço são extremamente importantes de serem consideradas. Os padrões de variação de tempo são inerentes a todos os sistemas ecológicos. As percepções de tais mudanças ocorrem à medida que o ambiente se modifica, como por exemplo, as previsíveis alternâncias do dia para a noite, as estações do ano e a chuva. Por outro lado, é possível que haja modificações imprevisíveis, tais como um incêndio ou até mesmo secas repentinas. Assim como na variação temporal, o espaço pode ser relevante para um determinado organismo. Por exemplo, o lado da folha de uma espécie de vegetal é importante para ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 28 um pulgão, mas não para um herbívoro que consome a folha com o pulgão e tudo que ali houver. Um organismo que se movimenta em um espaço que se modifica pode se deparar com variações ambientais em uma sequência temporal, isto é, um organismo é capaz de perceber as variações de espaço ao longo do tempo. Portanto, se um organismo se move rapidamente, menor será a sua escala de variação espacial, consequentemente, ele terá mais chances de encontrar novas condições ambientais em uma menor escala temporal. O vento e os animais dispersores de sementes, por exemplo, percorrem grandes distâncias à escala de variação espacial em um habitat. Tanto a escala temporal quanto a espacial podem ser medidas na natureza e contribuir para o entendimento dos processos produzidos no decorrer da história de vida do planeta. A especiação, por exemplo, processo que gera uma nova espécie, requer longos períodos de tempo e grandes escalas espaciais em seu processo evolutivo. Contudo, o modo como os sistemas ecológicos respondem às variações de tempo e espaço depende da magnitude e frequência dos acontecimentos. 2.4.4 Fatores abióticos Uma das condições mais importantes para a manutenção das atividades de vida de um organismo é a temperatura. Este fator pode influenciar direta ou indiretamente qualquer fase do ciclo de vida de uma espécie, limitando seu processo reprodutivo e, consequentemente, a sua distribuição e interação com as demais formas de vida (predação e competição). Atualmente, existem muitos estudos ecológicos na literatura que demonstram os efeitos da temperatura nos processos fisiológicos dos organismos, como por exemplo, no florescimento das plantas e germinação de sementes. No entanto, para que haja uma abordagem ecológica coerente, é preciso entender se os efeitos da temperatura, seja ela mais baixa ou mais alta, realmente explicam os limites de tolerância de uma determinada espécie. A temperatura é um dos principais fatores que determinam os padrões globais de distribuição de espécies ao redor do mundo. Entretanto, o maior desafio dos ecólogos é aplicar a visão global para os detalhes da distribuição de uma espécie em particular, isto é, se realmente há influência direta da temperatura. Atualmente, os experimentos manipulativos e projeções matemáticas, tal como visto no Capítulo 1, têm contribuído para o entendimento da influência dos fatores sobre os sistemas ecológicos. Um estudo realizado por Vilas-Boas et al. (2021) mostrou os efeitos individuais e combinados de diferentes fatores (temperatura, salinidade e um inseticida) sobre ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 29 a comunidade zooplanctônica de uma lagoa costeira do Mediterrâneo (Figura 9). Um experimento laboratorial foi executado para avaliar se, de fato, esses estressores poderiam afetar a estrutura, diversidade e abundância das espécies. Os autores concluíram que a temperatura foi o principal fator para a ocorrência de mudanças na comunidade zooplanctônica, seguida pela salinidade e o inseticida. Ainda, o estudo demonstrou que a temperatura influenciou os efeitos diretos e indiretos da salinidade e do inseticida na comunidade zooplanctônica e conseguiu destacar a vulnerabilidade de alguns grupos e suas respostas ecológicas em um cenário futuro de mudanças globais no clima. Figura 9: Esquema representativo do estudo realizado por Vilas-Boas et al. (2021). Fonte: Elaborado por Jéssica Ferreira. Como visto no exemplo acima, a temperatura não é o único fator que pode afetar um sistema ecológico. A salinidade, luz, pH e umidade, podem ser também fatores limitantes para a sobrevivência de diferentes espécies. Em geral, os efeitos da salinidade estão diretamente relacionados com a resistência osmótica dos organismos. A salinidade é considerada um fator importante em locais onde há alta variação de gradiente, como por exemplo, na transição de ambientes de água doce para ambientes marinhos. A umidade, por sua vez, é reconhecida pelos geógrafos como um fator relevante para determinar os limites de distribuição de espécies, devido à diferença de altitude, por exemplo. A disponibilidade de água é o elemento fundamental para avaliar os efeitos da umidade sobre os organismos. ECOLOGIADE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 30 Dentre os fatores de propriedades químicas, o pH é considerado uma condição importante que pode exercer influência sobre os organismos. Grande parte dos organismos não tolera pH abaixo de 3 ou acima de 9, visto que este fator atua diretamente no metabolismo. Além disso, pode haver influência indireta do pH, desfavorecendo uma fonte de alimento para uma determinada espécie. Por fim, a luminosidade pode ser determinante para a existência dos organismos, principalmente para as espécies vegetais. Assim como estes fatores, muitos outros podem testar os limites de tolerância dos organismos. À medida que a ciência avança em seus estudos, é possível compreender cada vez mais as causas e os efeitos de diferentes fatores sobre os sistemas ecológicos. Este conhecimento permite a elaboração de estratégias de mitigação e conservação dos recursos naturais, de modo a preservar as funções e serviços ecossistêmicos! ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 31 CAPÍTULO 3 RELAÇÕES ECOLÓGICAS No Capítulo 2 você aprendeu sobre os sistemas ecológicos e a importância de cada um deles para o funcionamento dos ecossistemas. Agora você irá conhecer como as espécies, populações e comunidades podem interagir entre si e com o ambiente através das relações ecológicas. São elas as responsáveis pela dinâmica de manutenção dos sistemas ecológicos! As atividades desempenhadas pelos organismos podem provocar mudanças no ambiente em que ele vive, seja pela modificação das condições ou pela adição ou subtração de recursos no ambiente, como por exemplo, uma espécie vegetal que projeta sombra sobre outras espécies abaixo dela. As interações ocorrem, sobretudo, quando os organismos influenciam um na vida do outro. As interações que ocorrem entre indivíduos de uma mesma espécie são denominadas intraespecíficas e entre indivíduos de espécies diferentes interespecíficas. Além desta classificação, as relações ecológicas também podem ser harmônicas, quando há benefício a todos os indivíduos envolvidos ou quando beneficia pelo menos um dos envolvidos e não causa prejuízo ao outro organismo. Por outro lado, nas relações desarmônicas há prejuízo para pelo menos um dos organismos envolvidos. Dentre estas classificações, distinguem-se outras categorias: competição, predação, parasitismo, mutualismo, protocooperação, comensalismo e amensalismo. Ao longo deste capítulo, você conhecerá em detalhes cada uma delas! 3.1 Competição Em geral, a competição é uma interação em que um organismo consome um determinado recurso que estaria disponível para o consumo de um outro organismo. Um organismo priva o outro e este, por sua vez, cresce lentamente e deixa uma menor quantidade de descendentes, podendo até mesmo provocar seu completo desaparecimento. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 32 3.1.1 Competição interespecífica Em competições interespecíficas, entre espécies diferentes, ocorre redução da fecundidade, crescimento e/ou sobrevivência devido à exploração de recursos ou à interferência de organismos de uma outra espécie. Esta relação influencia a dinâmica das populações das espécies competidoras e, consequentemente, influencia na distribuição das espécies e em sua história evolutiva. Vejamos alguns exemplos! As cracas são pequenos crustáceos que vivem em colônias aderidas a diferentes superfícies, especialmente em costões rochosos de ambientes marinhos (Figura 1). O nicho de algumas destas espécies de cracas são dependentes das zonas de maré, isto é, da oscilação do fluxo de água ao longo do dia. De modo geral, as observações a respeito das cracas é que duas espécies distintas sobrevivem bem em um mesmo costão rochoso, no entanto, é possível encontrar relatos na literatura que demonstram competição interespecífica nas espécies de cracas que provocaram a mortalidade de organismos jovens e consequentemente, a redução da população. Figura 1: Cracas em um costão rochoso. Fonte: https://pixabay.com/photos/barnacles-and-rocks-beach-background-3438066/ Casos como o das cracas ocorrem com frequência na natureza em virtude da ocupação de nichos. Duas espécies distintas necessitam das mesmas condições e recursos para sobreviver, no entanto, uma delas elimina a outra. A esta ocorrência damos o nome de exclusão competitiva. O princípio da exclusão competitiva ou Lei de Gause, afirma que, em um mesmo ambiente, no qual há distribuição homogênea de organismos, duas espécies que ocupam um mesmo nicho ecológico não podem coexistir (viver juntas), visto que ocorre pressão evolutiva através da competição. Este princípio foi sendo aceito aos poucos entre os ecólogos à medida que cresciam as evidências a seu favor, a lógica por detrás desta ideia e os fundamentos que corroboravam para https://pixabay.com/photos/barnacles-and-rocks-beach-background-3438066/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 33 que houvesse validação da teoria, como por exemplo, o modelo de Lotka-Volterra. As equações matemáticas de Lotka-Volterra são equações diferenciais, não lineares, de primeira ordem, utilizadas para explicar as dinâmicas dos sistemas biológicos, em particular quando há interação entre espécies. Este modelo não é utilizado para descrever uma relação completa, que envolve até mesmo fatores abióticos, mas sim para simplificar o entendimento de modelos complexos. Em suma, a competição interespecífica é um processo que pode ser sempre associado a aspectos evolutivos e ecológicos, levando em consideração a diferenciação de nichos ecológicos. 3.1.2 Competição intraespecífica Organismos da mesma espécie possuem demandas semelhantes para sua sobrevivência. No entanto, as necessidades que ambas possuem podem exceder a oferta e promover a competição entre eles. Em geral, quando há competição intraespecífica, ocorre uma redução das taxas de incorporação de recursos e consequentemente diminuição das taxas de crescimento e desenvolvimento dos organismos e até mesmo o aumento dos riscos de predação, uma vez que ocorre redução das reservas da energia armazenada. O rendimento reprodutivo de um organismo pode ser afetado por todos estes fatores e provocar uma diminuição das populações devido à redução de sua fecundidade e/ou sobrevivência. ISTO ACONTECE NA PRÁTICA Um exemplo clássico de competição intraespecífica pode ser a disputa de organismos machos em busca de uma parceira para reprodução (Figura 2). Figura 2: Machos de uma alcateia de leões em competição por uma fêmea para reprodução. Fonte: https://pixabay.com/photos/lion-lioness-to-play-scuffle-63350/ https://pixabay.com/photos/lion-lioness-to-play-scuffle-63350/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 34 Os efeitos da competição intraespecífica conduzem padrões e tendências reguladoras sobre as taxas de mortalidade, fecundidade e distribuição em nível de populações. Para compreender esses padrões é preciso conhecer a dinâmica das populações, ou seja, como elas atuam ao longo do tempo. Uma população com alta densidade pode sofrer com efeitos das limitações impostas pelo ambiente no que diz respeito à disponibilidade de recursos para sobreviver. Existe um limite por parte de um ecossistema de sustentar e/ou suportar uma determinada quantidade de organismos. A este limite damos o nome de capacidade suporte (K). A capacidade suporte de um ambiente permite o entendimento de até onde a natureza é capaz de disponibilizar recursos, sem comprometer gerações futuras. Ao estudar as populações, é preciso levar em consideração o crescimento exponencial e logístico demonstrados na Figura 3. Figura 3: Padrão de crescimento populacional ao longo do tempo. Fonte: Adaptado de Begon et al. (2007).No crescimento exponencial (Figura 3A), a população aumenta sem limites. O ambiente não é considerado uma limitação ao crescimento populacional. Por outro lado, no crescimento logístico, considerado um padrão mais realista, o cenário é diferente. A população cresce rapidamente e logo em seguida desacelera, se mantendo estável quanto ao número de indivíduos. Nesta situação, existem limitações por parte do ambiente que podem exercer efeitos na taxa de natalidade, mortalidade e migração dos organismos (Figura 3B). O (K) representa a disponibilidade de recursos que o ambiente suporta. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 35 ANOTE ISSO Quando uma população atinge um determinado número de organismos e consequentemente aumenta a sua densidade, os recursos são reduzidos a níveis que não são mais capazes de sustentar a demanda energética dos organismos, promovendo assim a competição entre eles. Para ambos os tipos de competição, o ambiente pode ser um fator limitante no crescimento das populações, ao passo que há influência nos processos e funções dos organismos, modificando completamente o seu modo de viver. 3.2 Predação Em suma, a predação é quando ocorre o consumo de um organismo (predador) por outro (presa). Esta relação traz benefícios ao predador, uma vez que o alimento ingerido no consumo promove o aumento das taxas de crescimento, desenvolvimento e natalidade. De um modo geral, em termos evolutivos, os predadores desenvolveram características que contribuíram para a captura de alimento, como por exemplo, força, agilidade, visão e olfato aguçados. Por outro lado, as presas também possuem atributos desenvolvidos para fugir dos predadores, tais como capacidade de se camuflar, coloração de advertência e habilidade de construir abrigos. Veja alguns exemplos! Na Figura 4 está representado o exemplo de predação através da utilização da agilidade. Figura 4: A velocidade de um Guepardo pode auxiliar na captura de sua presa. Fonte: https://pixabay.com/photos/cheetah-kenya-2066793/ https://pixabay.com/photos/cheetah-kenya-2066793/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 36 Na Figura 5, há a demonstração da utilização do recurso de camuflagem para escapar de um predador. Figura 5: Bicho-pau se camuflando. Fonte:https://pixabay.com/photos/the-beast-s-cock-insect-nat-nature-4452728/ Os predadores são responsáveis pelo controle do tamanho das populações de determinadas espécies. A redução da população de presas pode fazer com que os predadores procurem novos recursos alimentares que estejam mais abundantes no ambiente, demonstrando que não há preferência por um determinado tipo de alimento. No entanto, até mesmo espécies que possuem preferências alimentares podem modificar seus hábitos e adotar novos alimentos a sua dieta. O efeito da predação sobre uma população de presas pode não ser negativo em um primeiro momento, visto que muitos organismos mortos podem pertencer a uma amostra aleatória que naturalmente possuem baixo potencial de se manter e deixar descendentes. Isto pode estar atrelado a fatores genéticos ou até mesmo de adaptação. Portanto, o papel dos ecólogos quando se trata de predação é tentar entender a dinâmica e os possíveis padrões de abundância da relação predador-presa na natureza. 3.3 Parasitismo Antes de mais nada é preciso que você aluno aprenda o seguinte: não é parasita e sim parasito! A palavra parasita vem do verbo parasitar e parasito, por sua vez, é um substantivo masculino, portanto, o parasito parasita seu hospedeiro. Ensine outras pessoas a nomenclatura correta! O parasitismo é uma relação ecológica em que um dos organismos envolvidos é prejudicado. Um organismo (parasito) se instala no outro (hospedeiro), com o intuito de https://pixabay.com/photos/the-beast-s-cock-insect-nat-nature-4452728/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 37 alimentar-se dele. O parasito pode se abrigar dentro e fora de seu hospedeiro. Quando o parasito se aloja externamente, temos a ectoparasitia, e internamente endoparasitia. Em geral, o parasito é menor que seu hospedeiro e não é ideal para o parasito que esta relação cause a sua morte, visto que seu hospedeiro é responsável pela sua sobrevivência. Nas relações de parasitismo é comum encontrar alta especificidade, ou seja, o parasito possui preferências por seus hospedeiros. Por exemplo, um piolho, classificado como um ectoparasito, que vive na cabeça do ser humano não é capaz de adquirir nutrientes de um outro tipo de animal. 3.3.1 Doenças parasitárias A título de conhecimento, é importante que você saiba que existem parasitos que são causadores de doenças que são considerados problemas de saúde pública. O termo patógeno é utilizado para denominar os parasitos causadores de doenças. Ao colonizar um hospedeiro, o parasito pode estimular uma infecção e esta, por sua vez, pode provocar sintomas prejudiciais a seu hospedeiro, desenvolvendo uma doença. Um exemplo de parasito patógeno é o Schistosoma mansoni, causador da esquistossomose. 3.4 Mutualismo O mutualismo é uma relação ecológica interespecífica em que ambos os organismos envolvidos são beneficiados por esta interação. Em geral, o mutualismo envolve relações de proteção, locomoção e nutrição. As relações de mutualismo podem ser obrigatórias ou facultativas. Em relações obrigatórias ou de simbiose, os organismos envolvidos apresentam dependência, de modo que uma não sobrevive sem a outra (Figura 6). Por outro lado, o mutualismo facultativo ou protocooperação consiste em relações em que as espécies, quando separadas, conseguem viver normalmente uma sem a outra, como por exemplo as anêmonas do mar e o caranguejo ermitão (Figura 7). ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 38 Figura 6: Líquens aderidos à superfície de outra espécie vegetal para conseguir sobreviver. Fonte: https://pixabay.com/photos/cheetah-kenya-2066793/ Figura 7: O caranguejo ermitão pode viver em conjunto com a anêmona do mar ou sem ela, sem prejudicar sua sobrevivência. Fonte: https://pixabay.com/photos/hermit-crab-marine-life-crab-sea-4002529/ Além destas categorias, é possível também identificar na natureza o mutualismo trófico, onde cada espécie envolvida fornece os nutrientes necessários para a sobrevivência da outra espécie. Em geral, os organismos envolvidos neste tipo de relação são especializados e não são capazes de sintetizar os nutrientes que necessitam para sobreviver. Por exemplo, as bactérias do gênero Rhizobium extraem o nitrogênio do solo e o disponibilizam para as raízes das plantas e, em troca, as plantas fornecem carboidratos às bactérias. Ainda é possível observar a ocorrência de mutualismo dispersivo, onde os organismos se relacionam com espécies vegetais para obtenção de alimento e, em troca, realizam o processo de dispersão do pólen e de sementes a longas distâncias (Figura 8). https://pixabay.com/photos/cheetah-kenya-2066793/ https://pixabay.com/photos/hermit-crab-marine-life-crab-sea-4002529/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 39 Figura 8: Borboletas se alimentando do néctar das plantas e polinizando. Fonte: https://pixabay.com/photos/butterfly-flower-pollinate-4392802/ Por fim, o mutualismo defensivo descreve as relações entre espécies que recebem o alimento necessário e em troca oferecem proteção contra predadores. Por exemplo, espécies ruminantes e espécies de bactérias que vivem em seu interior auxiliando na digestão da celulose. 3.5 Comensalismo O comensalismo também é uma relação ecológica interespecífica em que não há prejuízo para nenhuma das espécies envolvidas. Porém, apenas uma das espécies é beneficiada nesta interação. São exemplos de comensalismo:a relação entre a rêmora e o tubarão. A rêmora é um peixe pequeno que possui ventosas em sua região dorsal que são utilizadas para se fixar sobre os tubarões. Desse modo, a rêmora transportada se alimenta dos restos ingeridos e deixados pelo tubarão. Nesta relação, o tubarão não é prejudicado. Outro exemplo é as hienas e os leões. Assim que os leões terminam sua refeição, as hienas consomem o restante da carcaça (Figura 9). Figura 9: Hiena se alimentando da carcaça deixada por um leão. Fonte: https://pixabay.com/photos/nature-animal-wildlife-mammal-wild-3151328/ https://pixabay.com/photos/butterfly-flower-pollinate-4392802/ https://pixabay.com/photos/nature-animal-wildlife-mammal-wild-3151328/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 40 3.6 Amensalismo O amensalismo é uma relação ecológica interespecífica, onde um dos envolvidos é prejudicado, visto que uma das espécies envolvidas inibe o crescimento e/ou a reprodução da outra através da liberação de substâncias que interferem no seu desenvolvimento. Um clássico exemplo de amensalismo são os fenômenos de maré vermelha, onde ocorre a proliferação excessiva de algas que liberam toxinas no ambiente. Essas toxinas podem provocar a mortalidade das espécies que habitam aquele ambiente, como peixes e crustáceos. Outro exemplo pode ser dado pelos fungos do gênero Penicillium, utilizados para produção do antibiótico penicilina, que liberam substâncias antibióticas, inibindo o crescimento bacteriano. 3.7 As relações ecológicas e a evolução Ao longo de todo o capítulo foi possível observar a influência das pressões evolutivas sobre as relações ecológicas. Ecologia e evolução andam de mãos dadas para compreender a história de vida dos organismos e as suas adaptações. Esta união se potencializou nas últimas décadas e tem sido significativa para os estudos em biologia. ISTO ESTÁ NA REDE As relações ecológicas em duas populações distintas que interagem entre si contribuem para os processos de seleção natural, uma vez que a história evolutiva de cada uma das espécies é dependente da evolução da outra. A este processo damos o nome de coevolução. A coevolução pode ser observada em diversos exemplos na natureza e ser uma chave para os estudos que envolvem a ecologia evolutiva. Vejamos alguns exemplos! Existe uma variedade de espécies vegetais que são polinizadas única e exclusivamente por uma determinada espécie de inseto, visto que a anatomia da planta aparenta ter sido desenvolvida especificamente para este inseto, como uma abelha, por exemplo. Esta forte interação é uma clara evidência de coevolução. A camuflagem, desenvolvida por muitos organismos para se confundirem com o ambiente, dificulta que o predador localize a presa. Neste caso, na história evolutiva destes organismos, a mensagem transmitida ao predador foi desenvolvida através das modificações no corpo da presa. A seleção natural age no genótipo e no fenótipo dos organismos e promove a adaptação dos mesmos ao ambiente. Entretanto, só haverá sucesso adaptativo ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 41 se estas características forem transmitidas a seus descendentes. Neste sentido, é preciso que haja efeito sobre a capacidade reprodutiva das espécies, visto que, somente assim haverá possibilidade de sobrevivência das espécies diante das condições, limitações e relações estabelecidas na natureza. Portanto, o conhecimento acerca da morfologia, comportamento e genética dos organismos é frequentemente utilizado para estudar os traços e processos de desenvolvimento das espécies com o objetivo de compreender quais as características relacionadas às adaptações ecológicas. É desafiador para a ecologia evolutiva compreender como as relações podem influenciar os padrões que afetam a estrutura e dinâmica de populações e comunidades. Assim sendo, a interdisciplinaridade pode ser uma chave para o entendimento de todas esas questões que ainda precisam ser respondidas! ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 42 CAPÍTULO 4 NÍVEIS TRÓFICOS No capítulo anterior você aprendeu sobre os tipos de relações que ocorrem na natureza e a importância de cada um delas para a dinâmica de funcionamento dos ecossistemas. Agora é preciso conhecer qual a posição que os organismos ocupam nos ecossistemas e como ocorrem os fluxos de matéria e energia ao longo dos sistemas ecológicos já conhecidos. Bons estudos! 4.1 Lei da termodinâmica A termodinâmica é uma área da ciência que estuda a relação entre energia e sistemas físicos. Ela tem aplicações em diversas áreas da ciência, incluindo ecologia. A termodinâmica pode ser usada para entender como a energia é transferida entre os organismos e seu ambiente e como essa energia é usada para atividades metabólicas. Ela também pode ser usada para entender como as atividades metabólicas dos organismos afetam o ambiente. Além disso, a termodinâmica pode ser usada para entender a dinâmica de sistemas ecológicos, como por exemplo a forma como a energia flui entre os organismos de um sistema e como isso influencia o equilíbrio ecológico. A ideia de que “na natureza, nada se perde, tudo se transforma” é baseada na Lei da Conservação da Matéria, que foi originalmente escrita por Antoine Lavoisier, um químico francês do século XVIII. Ela é usada para explicar como a matéria e a energia se transformam umas nas outras. A frase é uma maneira de destacar que toda matéria e energia presentes na natureza se transformam constantemente de uma forma para outra. Por exemplo, a energia do Sol é transformada em energia química quando as plantas absorvem a luz solar e a usam para produzir alimento. Esta energia química, por sua vez, pode ser transformada em energia mecânica quando os animais comem as plantas e usam essa energia para se locomover. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 43 4.2 Cadeia Trófica As relações apresentadas no capítulo 3 são estudadas em detalhes através das análises das cadeias e teias tróficas e/ou alimentares. Um nível trófico é representado por organismos que possuem hábitos alimentares semelhantes. A cadeia trófica, por sua vez, representa o conjunto das relações existentes entre os organismos vivos para obtenção de alimento em um determinado ecossistema. Cada um dos organismos ocupa um nível trófico na cadeia alimentar. Por meio das observações das relações de uma cadeia trófica, é possível entender como ocorrem os processos de interação entre os seres vivos, sendo o principal deles, o fluxo de matéria e energia. Você entenderá mais sobre este assunto ainda neste capítulo, mas antes é preciso conhecer a classificação dos organismos de acordo com a sua posição na cadeia trófica: produtores, consumidores e decompositores. • Produtores: constituem o primeiro nível trófico em uma cadeia alimentar. Os organismos produtores são autotróficos, ou seja, são capazes de produzir seu próprio alimento, não sendo necessária a ingestão de outro organismo para sua nutrição. Em geral, são representados por organismos fotossintetizantes, tais como espécies de vegetais e algas. • Consumidores: constituem o nível trófico seguinte ao dos produtores. São representados por organismos heterotróficos, ou seja, que não são capazes de produzir seu próprio alimento, necessitando ingerir outro organismo para sua nutrição. Os consumidores que se alimentam de organismos produtores são denominados consumidores primários. Por outro lado, os organismos que se alimentam dos consumidores primários são chamados de consumidores secundários e assim por diante. • Decompositores: são organismos responsáveis pela decomposição dos restos de organismos mortos. Por meio do processo de decomposição os organismos devolvem nutrientes ao ambiente que podem ser utilizadospor outros organismos. Eles atuam em todos os níveis tróficos e estão diretamente ligados à reciclagem de matéria ao longo da cadeia trófica. São exemplos de decompositores as bactérias e os fungos. ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 44 ANOTE ISSO Dentre as classificações de organismos produtores, consumidores e decompositores, existem categorias que subdividem os organismos de acordo com o hábito alimentar. Veja a Tabela 1 a seguir. Classificação Hábito alimentar Herbívoros Organismos que se alimentam de espécies vegetais. Exemplo: bovinos e equinos. Carnívoros Organismos que se alimentam da carne de outros animais. Exemplo: leão e onça. Omnívoros Organismos que se alimentam tanto de carne quanto de espécies vegetais. Exemplo: ser humano. Insetívoros Organismos que se alimentam de insetos. Exemplo: sapos Granívoros Organismos que se alimentam de sementes e grãos. Exemplo: galinha. Frutíferos Organismos que se alimentam apenas de frutos. Exemplo: esquilo. Tabela 1 – Classificação dos organismos quanto ao seu hábito alimentar. Fonte: autora (2023). É importante ressaltar que existem perdas ao longo da transferência de energia ao longo da cadeia trófica, por isso, em geral, as cadeias alimentares apresentam poucos níveis tróficos em um fluxo unidirecional. Veja na Figura 1 um modelo de cadeia trófica que ocorre na natureza. Figura 1: Esquema representando um fluxo de cadeia alimentar de um ecossistema marinho Fonte: Elaborado por Jéssica Ferreira ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 45 A partir da representação acima, é possível determinar os elementos de cada nível trófico. O fitoplâncton representa o primeiro nível trófico (produtores). Em seguida, os organismos zooplanctônicos ocupam o segundo nível trófico (consumidor primário). Posteriormente, os peixes no terceiro nível trófico, representando os consumidores secundários. Por fim, o tubarão representa o nível mais alto (consumidor terciário) e está no topo da cadeia trófica. É importante ressaltar que modificações nas cadeias tróficas podem provocar desequilíbrio na dinâmica de todo um ecossistema. Tais modificações podem ser causadas tanto por fatores bióticos e abióticos quanto pela ação do homem. Veja dois exemplos a seguir! O primeiro exemplo é o do coral-sol (Figura 2). Pertencente às espécies do gênero Tubastraea, o coral-sol foi introduzido no litoral brasileiro através de água de lastro de navios. Figura 2: Coral-sol. Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Coral-sol#/media/Ficheiro:Extended_tentacles_of_orange_cup_coral.JPG Essa espécie é nativa do oceano pacífico e a aparição em águas brasileiras é datada desde a década de 80. Desde então, o número de registros desta espécie aumentou significativamente devido a sua velocidade de crescimento. Em consequência disso, tem provocado alterações nas populações e comunidades nativas, bem como nas funções e serviços ecossistêmicos, sendo a pesca e o turismo os principais afetados. O segundo exemplo é o dos javalis em território brasileiro (Figura 3). Os javalis foram introduzidos no Brasil pelo homem. Esses animais não possuem predadores naturais, consequentemente, as elevadas taxas reprodutivas provocaram uma superpopulação da espécie. Esses animais competem por espaço e alimento com espécies nativas, visto que ocupam o mesmo nicho ecológico. Por este motivo, é o único animal com autorização de caça por parte dos órgãos ambientais em uma tentativa desesperada de controlar as populações. https://pt.wikipedia.org/wiki/Coral-sol#/media/Ficheiro:Extended_tentacles_of_orange_cup_coral.JPG https://pt.wikipedia.org/wiki/Coral-sol#/media/Ficheiro:Extended_tentacles_of_orange_cup_coral.JPG ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 46 Figura 3: Javali no território brasileiro. Fonte: https://pixabay.com/photos/wild-boar-wild-pig-boar-pig-7800887/ Esse e outros muitos exemplos podem ser encontrados na natureza ao redor do mundo. Portanto, convido você a se aprofundar no assunto e pesquisar mais sobre outros casos em que houve modificações na natureza devido à presença de espécies endêmicas! 4.3 Teia Trófica A união de cadeias tróficas é denominada teia trófica (Figura 4). Diferente das cadeias tróficas, a teia alimentar não possui um fluxo unidirecional, uma vez que um determinado organismo pode apresentar diferentes hábitos alimentares, ou seja, ocupar mais de um nível trófico. As cadeias tróficas que formam uma teia se entrecruzam e estabelecem uma rede. Assim sendo, a complexidade das relações de uma cadeia e uma teia alimentar são distintas. Figura 4: Modelo de teia trófica de ecossistemas terrestres. Fonte: Jéssica Ferreira https://pixabay.com/photos/wild-boar-wild-pig-boar-pig-7800887/ https://pixabay.com/photos/wild-boar-wild-pig-boar-pig-7800887/ ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 47 Observe que alguns organismos ocupam mais de um nicho ecológico. A sua posição na cadeia trófica não os impossibilita de pertencer ao fluxo de outras cadeias alimentares, visto que sua dieta não se restringe a um único alimento, resultando assim em diferentes relações entre os organismos que pertencem àquele ecossistema. 4.4 Detritívoros vs Decompositores É fácil associar e entender a importância e o valor dos organismos produtores e consumidores em uma cadeia alimentar. No entanto, quando o assunto é os decompositores e detritívoros é preciso detalhar um pouco mais. Veja a seguir! A morte de animais e plantas pode se tornar um recurso para a sobrevivência de outros organismos. De maneira natural, grande parte dos organismos se alimenta de matéria morta, ao passo que um animal carnívoro, como por exemplo um leão, primeiro mata sua presa para depois se alimentar dela. O ato de capturar uma presa envolve gasto energético e perda da capacidade de geração de novos recursos. Os organismos saprófitos, ou seja, que consomem matéria orgânica morta, não são capazes de controlar as taxas e/ou a capacidade de regeneração dos recursos disponíveis. Ao contrário, eles são dependentes das taxas de outros elementos que fornecem os recursos dos quais utilizam para sobreviver, tais como queda de folhas das árvores e senescência. Os decompositores e detritívoros são dois distintos grupos saprófitos. Como visto acima, os decompositores são organismos responsáveis pela decomposição dos restos de organismos mortos, tais como bactérias e fungos. Eles participam diretamente da liberação de energia e dos processos de mineralização (conversão de matéria orgânica em inorgânica). Em suma, a decomposição é a desintegração gradual da matéria orgânica morta por agentes físicos e biológicos e neste processo ocorre a ruptura de moléculas complexas que são abundantes em energia, resultando, por exemplo, em dióxido de carbono, água e diversos nutrientes inorgânicos. Em geral, cadeias tróficas associadas à decomposição são baseadas em espécies vegetais vivas, que incluem muitos níveis tróficos. Por isso, é importante que você entenda a função destes organismos para o funcionamento dos ecossistemas! Por outro lado, há os detritívoros, animais consumidores de matéria morta, de origem vegetal ou animal, como por exemplo, os urubus e hienas (Figura 5). ECOLOGIA DE ECOSSISTEMAS PROF. JÉSSICA ANDRADE VILAS BOAS FERREIRA FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 48 Figura 5: Urubu, exemplo de organismo detritívoro. Fonte: https://www.pexels.com/pt-br/foto/animal-bicho-aviario-avicular-12587228/ Os detritívoros são responsáveis pela remoção e eliminação da matéria orgânica deixada na natureza por outros organismos. De modo geral, os detritívoros são responsáveis pela limpeza do ambiente. Veja um outro exemplo a seguir! O besouro que se alimenta das fezes de outros animais. Este hábito alimentar
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