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ECOLOGIA DE SISTEMAS AULA 2 Prof.a Tânia Zaleski 2 CONVERSA INICIAL As primeiras descrições naturalistas tratavam de descrever os ambientes naturais, a flora e a fauna. Algumas das publicações tratavam de forma superficial as relações entre organismos e fatores ambientais. Neste momento, poucas suposições são feitas para explicar as alterações nos ambientes naturais. No século XVIII, o explorador alemão Alexander von Humboldt dá um importante passo ao desenvolvimento da Ecologia, como conhecemos hoje. Em suas viagens exploratórias à América espanhola, o cientista reúne informações sobre as relações entre os fatores abióticos e a diversidade e de que forma estas relações explicavam as paisagens naturais. Seus trabalhos inspiram importantes nomes da História Natural como Alfred Wallace e Charles Darwin. Nesta aula iremos abordar a contribuição destes dois importantes ecólogos para a compreensão dos padrões de diversidade e distribuição da vida sobre a Terra. Examinaremos: o papel da seleção natural sobre a evolução; de que forma a adaptação molda a sobrevivência dos indivíduos; a seleção sexual; o reflexo da ação humana sobre a evolução; os padrões de coevolução. TEMA 1: A TEORIA EVOLUTIVA A percepção da diversidade do mundo natural e seu padrão de distribuição faz parte do conhecimento da humanidade e é transmitido através de gerações. Os povos nômades necessitavam de um conhecimento detalhado da história de vida dos ambientes para que tivessem sucesso em suas investidas. A padronização científica dos métodos naturais foi mais bem detalhada por Darwin e Wallace. Ícones da teoria evolutiva, Darwin e Wallace eram ecólogos e desenvolveram a ideia de seleção natural. Eles defendiam que o mundo é dominado por reprodução, superadensamento e morte e que todos os indivíduos que morriam, antes de se reproduzir, em nada contribuíam para as gerações futuras. A partir de observações de fenômenos naturais, desenvolveram as bases da teoria evolutiva por seleção natural: os indivíduos que compõem uma população não são idênticos; 3 parte da variação genética entre os indivíduos é herdável; as populações de seres vivos podem crescer a uma taxa de saturação do ambiente, entretanto muitos indivíduos morrem antes de se reproduzirem e, aqueles capazes de se reproduzir, o fazem abaixo de sua capacidade máxima; os indivíduos que compõem uma população contribuem de forma diferenciada para as gerações seguintes. A partir destas quatros proposições, torna-se evidente que as características que definem uma população irão mudar. Desta forma, a evolução é inevitável e significa mudança. Importante deixar claro que a evolução biológica não implica, necessariamente, em melhoria ou progresso. Assim, não tem objetivo no futuro, um caráter hoje considerado benéfico, pode, no futuro, com condições ambientais alteradas, ser selecionado negativamente. A unidade de seleção evolutiva é sempre o indivíduo. As populações naturais apresentam uma grande diversidade de genótipos e fenótipos, os quais são selecionados pelo ambiente de acordo com as tendências de equilíbrio impostas pelo ambiente, num determinado período de tempo. Assim, os indivíduos que apresentam variação favorável têm maior chance de sobreviver. TEMA 2: A SELEÇÃO NATURAL E A ADAPTAÇÃO As características físicas de um organismo, ou seja, o seu fenótipo, são expressas por meio de um conjunto de informações únicas, o genótipo. O fenótipo de cada indivíduo é ainda moldado pelas interações com as variações ambientais e pelas respostas comportamentais e fisiológicas dos indivíduos a estas variações. A maior capacidade de os indivíduos fornecerem respostas a estas variações, é chamada de plasticidade fenotípica. Os fenótipos, dentro de uma população, variam ao longo de um continnum produzidos por um único genótipo durante uma gradiente de condições ambientais, ou por vários genótipos, gerando uma distribuição quantitativa diferenciada destes fenótipos. Assim, a seleção, ao aumentar a sobrevivência e a chance de reprodução de um indivíduo, seleciona um conjunto de caráteres, em detrimento à condição alternativa desta característica. 4 Considere a seguinte situação, uma população de pequenos insetos formada por indivíduos sem mutação para o cianeto e indivíduos (presentes em pequena frequência) com uma mutação que confere resistência ao cianeto. Caso esta população nunca seja exposta ao cianeto, a característica pode ser até custosa ao indivíduo. Entretanto, caso esta população seja fumegada com cianeto de forma regular, a mutação conferirá um alto desempenho e a frequência dos alelos responsáveis pela mutação rapidamente aumentarão de tamanho. Este exemplo demonstra que qualquer variação fenotípica pode causar, também, variação no ajustamento entre os indivíduos. Os atributos dos indivíduos que deram origem a maioria dos descendentes são chamados de selecionados e a sobrevivência e reprodução diferencial é a seleção natural. Por outro lado, existe aquela seleção realizada pelos homens de forma consciente, em relação às qualidades desejadas dos organismos. O mesmo exemplo pode ser identificado por meio do desenvolvimento da camuflagem, colorações aposemáticas e mimetismo. Acompanhe os vídeos e veja mais exemplos. TEMA 3: A SELEÇÃO SEXUAL Um tipo especial de seleção natural é realizado pela habilidade de um organismo de obter ou copular com um parceiro, a chamada seleção sexual. Assim, os indivíduos que participam deste processo têm maior chance de fecundar seus gametas, garantindo sua descendência genética e a transferindo para a sua prole. Ao longo do tempo, estas características tendem a se tornarem mais frequentes. Diferentes fenótipos podem ser selecionados, tais como plumagens, cor, força, tamanho, canto, cheiros, estratégias comportamentais, geralmente atribuídos aos machos, ficando às fêmeas o critério de escolha do mais saudável e resistente. Os sistemas de acasalamento refletem a variação na proporção dos sexos e, por conseguinte, são capazes de determinar qual sexo funciona como recurso limitante. Assim, temos a seleção sexual do tipo intrasexual, por exemplo, na qual os machos competem de forma agressiva pelas fêmeas, o recurso limitante. Por outro lado, na seleção intersexual, a escolha do parceiro é realizada pelo sexo oposto. A escolha da fêmea é um importante determinante das características sexuais secundárias, ou seja, os traços corporais que diferenciam machos e 5 fêmeas. Ao selecionarem machos de caudas longas, por exemplo, as fêmeas dão aos machos de cauda longa uma vantagem evolutiva e, desta forma, caudas mais longas serão desenvolvidas. Os atributos selecionados pelas fêmeas podem pesar nos machos deixando-os mais notáveis aos predadores, exigindo deles mais energia e recursos para se manterem, demonstrando, assim, maior qualidade genética destes machos, que será transferida à prole. TEMA 4: SELEÇÃO NATURAL E SELEÇÃO ARTIFICIAL: AÇÃO HUMANA A seleção de cultivares e raças mais resistentes e produtivas fazem parte da história da humanidade. Durante este processo, fazendeiros e agricultores estão realizando a seleção artificial. A escolha, neste caso, não é feita ao acaso, mas sim prevendo um fim específico, a maior produtividade. Este processo ocorre em curto espaço de tempo, quando comparado com a seleção natural. Um exemplo de seleção artificial foi o realizado com raposas, pelo biólogo Lysenko. Ao selecionar raposas maisdóceis, obteve, após somente seis gerações, animais extremamente dóceis e domesticados. Quando atingiu 35ª geração de seleção, 78% dos animais já se comportavam como cães. Estes animais, selecionados por caracteres comportamentais, tiveram, também, características anatômicas e fisiológicas selecionadas em conjunto, ou seja, a cada geração assemelhavam-se mais, anatomicamente, aos cachorros domésticos. Dentre os processos de seleção artificial, podemos destacar o endocruzamento, no qual se selecionam os indivíduos portadores de uma característica que se pretende manter e estes são cruzados entre si, através de várias gerações, levando ao predomínio de determinada característica e a homozigose. Desta forma, a população resultante tem uma pequena variabilidade genética, sendo obtidos os organismos chamados de puros, ou de raça. Contudo, este tipo de seleção pode acarretar, por outro lado, nos descendentes, o aparecimento de genes recessivos, que levam a má-formação física e maior suscetibilidade às doenças. 6 TEMA 5: COEVOLUÇÃO Os seres vivos estão interagindo, a todo o momento, a fim de obter alimento, escapar da predação, atrair polinizadores, parceiros sexuais, entre outros. A evolução direcionada por outros seres vivos é chamada de adaptação ou evolução biológica. Nesta modalidade evolutiva, os envolvidos no processo estimulam respostas mútuas dos atributos das populações. Pense, por exemplo, no caso da relação entre uma lebre e seu predador, um leão. Enquanto o leão molda as suas estratégias para capturar mais lebres, de forma mais eficiente, as lebres ajustam-se a fim de serem capazes de fugir com mais eficiência. A seleção promovida por agentes biológicos favorece, também, a diversidade das adaptações e não a similaridade (como o que acontece no processo de adaptação aos fatores físicos, à chamada evolução convergente). Nas especializações biológicas, os organismos ajustam-se às características específicas das espécies envolvidas na interação Podemos citar como exemplo as espécies de insetos especializadas em polinizar um tipo específico de flor. Este processo de evolução é conhecido como coevolução, ou seja, as respostas envolvidas são recíprocas, uma população promove a evolução de adaptações da outra espécie. A coevolução pode ser difusa, ou seja, as respostas evolutivas de cada espécie com todas as outras com a qual interagem (Ricklefs, 2003). Exemplos mais notáveis de coevolução podem ser notados facilmente envolvendo a coloração, seja para confundir-se com o substrato (mimetismo), seja para alertar sobre sua impalatabilidade (coloração aposemática). Já a força mais importante, que motiva os aprimoramentos na capacidade competitiva, é aquela que busca o aumento de eficiência na utilização de recursos. NA PRÁTICA Neste exemplo, verificamos quais são as espécies que apresentarão mais chances de sobreviverem e reproduzir em tempos de mudanças climáticas e quais acabarão sucumbindo. Espécies com ciclos reprodutivos rápidos e altas taxas de mutação são mais aptas a suportarem as mudanças 7 climáticas, características presentes em muitos organismos conhecidos como pragas para as populações humanas. SÍNTESE A seleção sexual é um tema de constante debate e atualizações na área de pesquisa e muitos dos padrões precisam ser compreendidos. O poder da seleção sexual em modificar estruturas, bem como os comportamentos e as formas pelas quais as mudanças podem ser direcionadas pela diferença na proporção sexual entre machos e fêmeas, foram o foco da nossa aula. REFERÊNCIAS BEGON, M.; TOWSNEND, C. R.; HARPER, J. L. Ecologia: de indivíduos a ecossistemas. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2007. ODUM, E.P. & BARRETT, G. W. Fundamentos de Ecologia. 5. ed. São Paulo: Thomson. Learning, 2007. RICKLEFS, R.E. A economia da natureza. 5. ed. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2003. 503p.
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