Ecossistema historico e conceito V3

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01/08/2016
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Ecossistema: histórico e 
conceitos
Alexandre de Siqueira Pinto
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Níveis hierárquicos em Biologia
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Palavra “ecosystem” em títulos de artigos
(Ecology, J. of Animal Ecology, J. of Ecology, Oecologia, Oikos)
Nobis and Wohlgemuth (2004)
1992
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Planeta visto da Lua
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Sol e Terra
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Porque aumento do interesse em 
ecossistema?
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Importância do 
Ecossistema
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Qual a melhor forma de se entender 
um ecossistema?
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Mas antes... o que é um Sistema?
Sistemas
• Sistema é o conjunto de elementos em interação,
com um objetivo superior à soma das relações entre
as partes, sejam elas elementos individuais ou
organizados em sub-sistemas.
• É o conjunto das partes ou elementos de um todo,
inter-relacionados e que funcionam como uma
estrutura organizada.
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Sistemas
• Possuem algumas características próprias e
necessárias ao seu funcionamento:
- precisam de uma fonte de energia externa;
- possuem um conjunto de elementos que 
permitem o fluxo de energia;
• São auto-reguláveis, isto é, são capazes de manter
um equilíbrio perfeito entre os seus elementos e
conservar constante o fluxo de energia. Para esse
fim, contam com mecanismos que regulam o seu
próprio funcionamento.
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Sistemas
• O sistema é formado por entrada, processo e saída.
• Sistemas possuem mecanismos de auto-controle, 
onde o produto de saída interfere no produto de 
entrada.
• Todos os sistemas têm um limite. Passando desse 
limite ele se desorganiza.
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Como ficaria o conceito de sistema 
aplicado ao meio ambiente?
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Definição de ecossistema
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Ecossistemas
• Termo cunhado por Tansley em 1935
• the ecosystem concept: “the biological 
and physical parts of nature together, 
unified by the dependence of animals 
and plants on their physical 
surroundings and by their contributions 
to maintaining the conditions and 
composition of the physical world.”
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O que é um ecossistema?
• Qualquer unidade que inclua todos 
os organismos (ou seja, "a 
comunidade") em uma determinada 
área interagindo com o ambiente 
físico de modo que o fluxo de 
energia leva a: 
-estrutura trófica definida
- diversidade biológica 
- ciclos de matéria (ou seja, a troca 
de materiais entre as partes bióticas 
e abióticas partes) dentro do sistema
(E. Odum 1971) 15
O que é um ecossistema?
• A comunidade e o seu ambiente 
tratados em conjunto como um 
sistema funcional de relações 
complementares, bem como a 
transferência e a circulação de 
energia e matéria (Whittaker 
1975)
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Conceitos relacionados
• Conceitos anteriores com idéia de integração:
- Mobius (1877): biocenose
- Forbes (1887): lago como um microcosmo
- Dokuchaev (antes de 1903): geobiocenose
- Friederichs (1930): holocenose
- Thienemann (1939): biossistema
- Vernadsky (1944): bio-inerte
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Qual o tamanho do 
ecossistema?
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Em que escala de
espaço pode-se 
estudar 
ecossistemas?
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Escala global
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Escala regional
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Escala local
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Escala menor
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Qual a melhor forma de se entender 
um ecossistema?
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Caatinga
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Como entender um ecossistema?
• Ao separarmos um ecossistema em partes 
menores e estudarmos as partes 
separadamente, isto será suficiente para 
compreender seu funcionamento?
• As partes componentes do ecossistema são 
organizadas de forma hierárquica
• Existem consequências ao se estudar desta 
forma...
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Consequência importante da 
organização hierárquica:
• À medida que os componentes ou subconjuntos
combinam-se para produzir sistemas funcionais maiores,
emergem novas propriedades que não estavam
presentes ao nível inferior.
• Propriedade Emergente de um nível (unidade)
ecológico não pode ser prevista a partir do estudo dos
componentes desse nível ou unidade
• Propriedades não-reduzíveis – propriedades do todo
que não podem ser reduzidas à soma das propriedades
das partes. 27
Consequência importante da 
organização hierárquica:
• Descobertas sobre um nível ajudam no estudo do
seguinte mas nunca explicam a totalidade dos
fenômenos que neste ocorrem
• As propriedades emergem porque os componentes
interagem e não porque a natureza básica dos
componentes seja alterada
• As partes não são “homogeneizadas” mas integradas
para produzir propriedades novas e distintas
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Propriedades emergentes 
em Ecossistemas
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Produção
• Recife de Corais
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Distribuição da produtividade
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Importância das Interações
• Recife de Corais
- Algas disponibilizam 
energia
- Aumento da complexidade
com o tempo
- Emergência de um sistema 
de alta produção
- Resultado das interações
- Efeito das mudanças 
ambientais (branqueamento)
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O todo é mais que a soma das 
partes
Sc
h
m
id
t 
et
al
. 2
01
1
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Ciclagem de nutrientes como uma 
propriedade emergente
34
Ciclagem de nutrientes como uma 
propriedade emergente
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Estabilidade do Ecossistema
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A estabilidade 
de um 
ecossistema 
não é a soma 
das estabili-
dades de cada 
espécies que o 
compõe. 
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Como os sistemas são 
controlados?
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Mecanismos de retroalimentação -
Feedbacks
• Quando a saída do sistema volta ao mesmo como entrada
• Feedbacks negativos (homeostáticos) - "quando dois 
componentes de um sistema têm efeitos opostos sobre si 
– predador - presa
– termostato
• Feedbacks positivos - "quando dois componentes de um 
sistema têm o mesmo efeito (positivo ou negativo) sobre 
si
– efeito estufa - aumento de CO2 - aumenta a 
temperatura - o aumento da respiração - aumento 
CO2 38
Retroalimentação negativa
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Mecanismos de retroalimentação -
Feedbacks
• Quando a saída do sistema volta ao mesmo como entrada
• Feedbacks negativos (homeostáticos) - "quando dois 
componentes de um sistema têm efeitos opostos sobre si 
– predador - presa 
– termostato
• Feedbacks positivos - "quando dois componentes de um 
sistema têm o mesmo efeito (positivo ou negativo) sobre 
si
- aumento da [CO2]→ aquecimento global (aumento da 
temperatura do ar) → o aumento da respiração → 
aumento da [CO2] 40
Mecanismos de retroalimentação -
Feedbacks
• Feedbacks negativos são fundamentais para a 
manutenção dos ecossistemas em um 
determinado estado, resistindo a mudanças; 
• Feedbacks positivos, se não forem controlados, 
têm o potencial de mudança dos ecossistemas de 
um estado para outro 
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entradas
saídas
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Sistema Ecológico
Sistema permanece inalterado 
ao longo do tempoEstado 
estacionário 
dinâmico
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Estado estacionário dinâmico
Se mantém em diversos níveis de organização:
• indivíduo (regulação térmica)
• população (tamanho populacional)
• comunidade (diversidade de espécies)
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Como representar um 
Ecossistema?
Ecosystem diagram
Energy
Biomass
Water
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Caracterizando um Ecossistema
• Estrutura
• Função
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Ecossistemas
• Estrutura
- a composição da comunidade biológica 
incluindo espécies, números, biomassa, 
história de vida, distribuição no espaço, etc.
- a quantidade e distribuição dos materiais não 
vivos (nutrientes, água, etc.)
- as condições de existência (temperatura, luz, 
etc.)
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Estrutura de Ecossistemas
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Sistema
entrada → PROCESSO → saída
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Função dos Ecossistemas
Conceito aplicado ao ambiente
(processos ecossistêmicos)
Processos ecossistêmicos: 
transferência de energia e matéria entre 
compartimentos
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• Pode ser transferências 
dentro do ecossistema, ou, 
as transferências entre o 
ecossistema e seus arredores– Fotossíntese é um 
processo fundamental do 
ecossistema, convertendo 
CO2 atmosférico em 
matéria orgânica e, assim, 
fornecendo a energia de 
todo o sistema de 
alimentação
Processos do Ecossistema : transferências 
de energia e matéria entre compartimentos
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– Respiração – outro 
processo chave do 
ecossistema ; oxida 
matéria orgânica a CO2, 
consumindo a energia 
fornecida pela 
fotossíntese, e, assim, 
retorna CO2 para a 
atmosfera
Processos do Ecossistema : transferências 
de energia e matéria entre compartimentos
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– Outros exemplos dos 
processos dos 
ecossistemas: 
intemperismo, 
evaporação, absorção de 
nutrientes, decomposição 
Processos do Ecossistema : transferências 
de energia e matéria entre compartimentos
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Compreensão do funcionamento 
do Ecossistema:
• Interação entre fatores bióticos e 
abióticos
• regulação das quantidades e 
fluxos de matéria e energia
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