Aula 1 introducão à ecologia

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Introdução à Ecologia
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Percepções comuns sobre a Natureza
A Natureza tende em direção a um equilíbrio autorregulador quando deixada por si mesma.
Na ausência da presença humana a Natureza existe num estado prístino (idéia de paraíso).
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Diretrizes da Ecologia
História natural,
Organismo como unidade fundamental,
Pensamento evolutivo como centro no estudo da Ecologia.
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Principais conceitos – Aula 1
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Introdução: O Âmbito da Ecologia
Ecologia – do grego oikos (casa) e logos (estudo);
Economia - nomia (manejo, gerenciamento);
Logo Economia e Ecologia seriam disciplinas companheiras !
Definições:
	“Estuda as relações entre os seres vivos e o meio ou ambiente em que vivem, bem como suas recíprocas influências” – Dicionário Novo Aurélio
	
	“É o estudo científico das interações que determinam a distribuição e a abundância dos organismos” – Charles Krebs (não fala de ambiente !) 1972
 
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1. Introdução: O Âmbito da Ecologia
	
	“É o estudo dos padrões na natureza, como eles são formados, como eles se alteram no espaço e no tempo e porque alguns são mais frágeis que outros – Sharon Kingsland
	
	“Prefiro não defini-la. Qualquer definição seria restritiva demais ao escopo deste ramo da ciência” – Ramon Margalef
	
		“Ecologia é a ciência que estuda as condições de existência dos seres vivos e as interações, de qualquer natureza, existentes entre esses seres vivos e seu meio”.
Uma maneira diferente de ver o mundo natural, baseada na interdependência entre os organismos e o ambiente.
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1. Introdução: O Âmbito da Ecologia
 Palavra ecologia
1a. vez empregada por E. Haeckel (1866)
 Reconheceu que a inter-relação entre as espécies poderia ser objeto de uma ciência especializada criando o termo ecologia.
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Hipócrates, Aristóteles e outros filósofos gregos: fazem referência a temas ecológicos em suas obras.
- Idade Média: visão aristotélica da natureza, isto é, a natureza sempre esteve em “equilíbrio perfeito”.
HISTÓRICO
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Histórico da Ecologia:
 Um fato banal verifica que muitas vezes se pratica a ecologia sem saber.
 Homem:
Adquiriu vários conhecimentos empíricos em relação às exigências ecológicas dos seres vivos durante a procura da caça, e das plantas comestíveis, assim como de abrigos onde existisse um microclima favorável.
 Darwin foi um dos pioneiros da ecologia.
  Trabalhos: The formation of vegetable mould, 1881 - sobre minhocas. E On the Origin of Species (1859).
  Enunciou a idéia básica sobre as interrelações entre os organismos.
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*Gaunt: pioneiro no estudo da demografia (mortalidade, razão sexual, taxa de nascimentos, etc). 
*Leeuwenhoeck (1632): importância das cadeias alimentares e a regulação das populações.
*Richard Bradley: produtividade biológica.
*Buffon (1756): princípio básico da regulação ecológica das populações.
Alguns cientistas importantes:
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Malthus (1798): populações podem crescer em ritmo exponencial enquanto os recursos necessários a essas populações crescem em ritmo aritmético.
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a) muitas espécies foram extintas no decorrer dos tempos;
b) existe competição causada por pressão populacional;
c) a seleção natural e a luta pela existência são mecanismos evidenciáveis na natureza.
*Darwin (1859) e Malthus mudaram a visão aristotélica e a base para essa mudança de pensamento baseou-se nos seguintes fatos:
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Enquanto isso...
Ernest Haeckel, em 1866 na Alemanha, propôs pela primeira vez o termo ecologia – “Estudo da casa”
Ecologia é o estudo de todas as inter-relações complexas denominadas por Darwin como as condições da luta pela existência.” Ou, ainda, a ecologia era “a ciência capaz de compreender a relação do organismo com o seu ambiente.” 
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Elton (1927) – história natural científica.
Krebs (1972) – estudo científico das interações que determinam a distribuição e a abundância dos organismos (ressalta a importância das interações bióticas, como predação e competição, na estruturação das comunidades).
Ricklefs (1973) – “o estudo do ambiente natural, enfocando as inter-relações entre os organismos e seu meio circundante.”
 
Algumas definições modernas de ecologia:
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Década de 60 – surgimento das ONGs (em 1961).
Década de 70 – surgem os agentes políticos e estatais.
	1972 – 1º Conferência sobre Meio Ambiente Humano (Suécia)
	1974– 1º Conf. sobre População e Desenvolvimento (Romênia)
Década de 80 – surge o ecodesenvolvimento e desenvolvimento sustentável.
	1984 – 2º Conf. sobre População e Desenvolvimento (México) – estabelece que a responsabilidade do controle da natalidade recai sobre os governos de cada país.
	1987 – surge o conceito de desenvolvimento sustentável com a publicação do documento Nosso Futuro Comum (ou Relatório Brundtland), elaborado pela Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento.
Recentemente, quais foram os avanços da ecologia?
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O que se entende por Desenvolvimento sustentável?
“Atender às necessidades e aspirações do presente, sem comprometer a possibilidade de atende-las no futuro.”
 
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Apresenta: milhões de espécies diferentes, incontáveis, bilhões de indivíduos geneticamente distintos, todos vivos e interagindo em um mundo variado e sempre em transformação.
	
A ecologia não é uma ciência fácil. Porquê?
Os ecólogos precisam descrever antes de explicar
Os ecólogos tentam prever o que acontecerá com uma população de organismos sob um conjunto particular de circunstâncias e, baseados nessas previsões, procuram controla-los ou explorá-los.
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Autoecologia (Schroter, 1896):
Estuda as espécies a partir de suas relações com o meio ambiente. 
Como cada espécie (animal ou vegetal) reage separadamente à determinados fatores ambientais (clima, vegetação, relevo, etc.). É o um ramo científico clássico e, atualmente, seguido por poucos cientistas
Sinecologia (Schroter, 1902)
 
Também conhecida como Ecologia Comunitária, é voltada para o estudo das comunidades de seres vivos. 
A Sinecologia foca a distribuição das populações, suas relações ecológicas, demografia, deslocamento e quantidades. 
A Sinecologia também se encarrega de examinar as estruturas das cadeias alimentares, sucessões ecológicas e inter-relações entre predadores e presas.
Subdivisões da ecologia:
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1.2. Hierarquia de Níveis de Organização
 Hierarquia significa “um arranjo numa série graduada”.
 Sistema consiste em “componentes interdependentes que interagem regularmente e formam um todo unificado”.
 Organismos, populações, comunidades e ecossistemas representam níveis de organização da estrutura e funcionamento ecológicos. Eles formam uma hierarquia de entidades progressivamente mais complexas.
 
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1.2. Hierarquia de Níveis de Organização
 Cada nível dá origem a uma abordagem diferente ao estudo da Ecologia. Naturalmente todas as abordagens têm conexões. Dentro destas áreas de sobreposição os ecólogos podem apresentar diversas perspectivas ao estudo de problemas ecológicos particulares.
 São cinco as abordagens para o estudo da ecologia: abordagem de organismos; abordagem de população; abordagem de comunidade; abordagem de ecossistemas; e finalmente, abordagem biosfera.
 
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Sistemas ecológicos
Variam em escala – desde um micróbio até a biosfera – mas obedecem a princípios semelhantes:
Atributos físicos e químicos;
Regulação de sua estrutura e função;
Mudança evolutiva.
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Níveis de organização
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Biosfera
Partes distantes da Biosfera são interligadas por trocas de energia e nutrientes através dos movimentos de águas, ventos e dos organismos.
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Organismo (indivíduo)
Energia 
Nutrientes 
Desempenho 
biológico
Condições
Gastos para a manutenção 
Recur
sos
ORGANISMO
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Hierarquia de Níveis de Organização
Os ecólogos usam diversas abordagens diferentes para estudar a Natureza, focalizando nasinterações dos organismos com seus ambientes, as conseqüências transformações de energia e elementos químicos em ecossistemas e a biosfera, a dinâmica de populações individuais e as interações de população dentro de comunidades ecológicas.
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Habitat e Nicho
Habitat
Nicho
Local explorado ao desenvolver seu nicho.
O intervalo de condições que um ser vivo pode tolerar e as formas de vida que possui.
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Nicho Ecológico
Local ? 
Habitat 
Papel e Profissão ? 
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Sistemas e Processos Ecológicos
Variação temporal
Variação espacial
Dia e noite
Progressão sazonal de temperatura e precipitação
A forma como um organismo ou populações respondem a uma variação temporal depende da frequência do evento.
Clima
Topografia
Tipo de solo
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Princípios físicos e biológicos básicos
Sistemas ecológicos obedecem às leis da Física.
Os sistemas ecológicos existem em estados dinâmicos
Estados estacionários = homeostase.
Sistemas ecológicos podem se alterar com o tempo.
Sistemas vivos devem gastar energia para se manter.
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HIERARQUIA DOS NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO
Níveis de organização 
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DEFINIÇÕES BÁSICAS
A - Espécie - dois ou mais organismos são considerados da mesma espécie, quando podem se reproduzir, originando descendentes férteis 
B - Populações - formadas por organismos da mesma espécie, isto é, um conjunto de organismos que podem se reproduzir produzindo descendentes férteis. 
C- Comunidades - Inclui todas as populações que ocupam uma determinada área.
D- Ecossistema- formada pela comunidade e o ambiente não vivo.
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BIOSFERA OU ECOSFERA: A terra é composta por vários ecossistemas sejam eles aquáticos, terrestres ou até mesmo aéreos. A soma de todos estes ecossistemas chamamos de biosfera. Portanto, a biosfera seria a parte na qual ocorre vida no planeta e na qual a vida tem o poder de ação sobre o mesmo. 
A tendência atual é a de considerar a ecologia dividida em quatro subdivisões:
Ecologia das Espécies Ecologia das Populações Ecologia das Comunidades Ecologia dos Ecossistemas 
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DENSIDADE POPULACIONAL: Número de indivíduos por unidade de área ou volume
Definições básicas
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ATRIBUTOS DEMOGRÁFICOS DE UMA POPULAÇÃO
NATALIDADE: termo que descreve a produção de novos indivíduos por unidade de tempo
FERTILIDADE: número de nascimentos bem sucedidos/varia de acordo com a população
MORTALIDADE: pode ser estimada no campo pela técnica de marcação e recaptura, por tabela de vida.
IMIGRAÇÃO E EMIGRAÇÃO: quantidade de indivíduo que entram e saem de um ambiente.
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POPULAÇÕES (TÉCNICAS DEMOGRÁFICAS)
TABELA DE VIDA
CURVAS DE SOBREVIVÊNCIA
 - TIPO I
 - TIPO II
 - TIPO III
FLUTUAÇÕES POPULACIONAIS: termo utilizado para designar o ciclo vital de um organismo/variações no ciclo
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SÍNTESE DE ALGUNS FATORES QUE REGULAM AS POPULAÇÕES
-Predação
-Competição
-Parasitismo 
-Alimentação 
-Espaço
-Clima
 
-Enfermidade 
-Aumento nos genótipos inviáveis
-Problemas genéticos
-Mudança na biologia reprodutiva 
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ECOLOGIA TRÓFICA
	Este termo ecológico representa o vínculo existente entre um grupo de organismos presentes em um ecossistema, os quais são regulados pela relação predador-presa. É através da cadeia alimentar, ou cadeia trófica, que é possível a transferência de energia entre os seres vivos.
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ECOLOGIA TRÓFICA
	
Cadeias alimentares
 1.1. Pastoreio: rotas tróficas envolvem o consumo de matéria vegetal viva pelos herbívoros ou pastadores
 1.2. Detritos: pastadores são incapazes de consumir a biomassa vegetal/consumo de restos vegetais mortos.
Cadeia Alimentar e teia alimentar 
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PRODUTORES - São os organismos capazes de fazer fotossíntese ou quimiossíntese. 
Em ambientes afóticos (sem luz), também existem produtores, mas neste caso a fonte utilizada para a síntese de matéria orgânica é energia liberada nas reações químicas de oxidação efetuadas nas células (como por exemplo em reações de oxidação de compostos de enxofre). 
Este processo denominado quimiossíntese é realizado por muitas bactérias terrestres e aquáticas. 
A cadeia ou rede alimentar é constituída pelos seguintes níveis:
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CONSUMIDORES PRIMÁRIOS – alimentam-se dos produtores, ou seja, são as espécies herbívoras. Os consumidores primários podem ser desde microscópicas larvas planctônicas, ou invertebrados bentônicos (de fundo), até grandes mamíferos terrestres como a girafa e o elefante.
CONSUMIDORES SECUNDÁRIOS - São os animais que se alimentam dos herbívoros, a primeira categoria de animais carnívoros.
A cadeia ou rede alimentar é constituída pelos seguintes níveis:
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CONSUMIDORES TERCIÁRIOS - São os grandes predadores como os tubarões, orcas e leões, os quais capturam grandes presas, sendo considerados os predadores de topo de cadeia. 
Tem como característica, normalmente, o grande tamanho e menores densidades populacionais.
DECOMPOSITORES – decompõem matéria orgânica, transformando-a em nutrientes minerais que se tornam novamente disponíveis no ambiente. Os decompositores, representados pelas bactérias e fungos, são os últimos elo da cadeia trófica, fechando o ciclo. 
ONÍVORO - Alimentam-se de tudo
A cadeia ou rede alimentar é constituída pelos seguintes níveis:
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O conjunto de indivíduos que se alimenta dos mesmos nutrientes estão colocados em um mesmo nível trófico.
Os produtores estão colocados no 1º nível trófico 
Os consumidores primários, aqueles que se alimentam dos produtores, são herbívoros e constituem o 2º nível trófico 
Os consumidores secundários compõem o 3º nível trófico, sendo os carnívoros Após esses existe o 4º nível trófico e assim por diante
Os decompositores ocupam sempre o último nível da transferência de energia formando um grupo especial que degrada tanto produtores quanto consumidores 
Níveis Tróficos
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Cadeia alimentar
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Exemplo de cadeia alimentar em um ecossistema aquático 
 PRODUTORES
Composto pelas plantas da margem e do fundo da lagoa e por algas microscópicas, as quais são as maiores responsáveis pela oxigenação do ambiente aquático e terrestre; à esta categoria formada pelas algas microscópicas chamamos fitoplâncton.
CONSUMIDORES 1º
Composto por pequenos animais flutuantes (chamados Zooplâncton), caramujos e peixes herbívoros, todos se alimentando diretamente dos vegetais.
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CONSUMIDORES 2º
 São aqueles que alimentam-se do nível anterior, ou seja, peixes carnívoros, insetos, cágados, etc., 
CONSUMIDORES 3º
 As aves aquáticas são as principais componentes desta categoria, alimentando-se dos consumidores secundários.
 DECOMPOSITORES
 Esta categoria não pertence nem a fauna e nem a flora, alimentando-se no entanto dos restos destes, e sendo composta por fungos e bactérias.
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Entretanto, a cadeia alimentar não mostra o quão complexas são as relações tróficas em um ecossistema. Para isso utiliza-se o conceito de teia alimentar, o qual representa uma verdadeira situação encontrada em um ecossistema, ou seja, várias cadeias interligadas ocorrendo simultaneamente 
2. Teias alimentares
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Entretanto, a cadeia alimentar não mostra o quão complexas são as relações tróficas em um ecossistema. Para isso utiliza-se o conceito de teia alimentar, o qual representa uma verdadeira situação encontrada em um ecossistema, ou seja, várias cadeias interligadas ocorrendo simultaneamente 
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Rede alimentar do Arenque do mar do Norte
Espécie-chave
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Rede alimentar hipotética
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Qual a importância de se conhecer as cadeias alimentares?
	Uso natural de animais ou plantas que possam controlar ou equilibrar o ecossistema de forma a evitar o uso de pesticidas e quaisquer outras formas artificiais que possam desequilibrar em longo prazoo ambiente, ou ainda, provocar sérias reações nos animais e até os seres humanos que ali habitam.
Exemplos de controle biológico:
- peixes no controle da esquistossomose;
- peixes no controle de larvas de Aedes aegypti ;
- bactérias e vírus no controle de pragas e insetos.
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3. Pirâmides ecológicas
 a- Pirâmides de números: considera-se apenas a densidade (n° indivíduo/área ou volume) em diferentes níveis tróficos.
 b- Pirâmides de biomassa: considera-se a biomassa (unidade de massa/área ou volume)
 c- Pirâmides energéticas: indica a magnitude energética das interações tróficas dentro de uma comunidade.
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