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i Curso de Gestão Ambiental Disciplina de Ecologia 1º Ano /1o SEMSTRE Código: ISCED12-CSOLCFE001 TOTAL DE HORAS: 150horas CRÉDITOS (SNATCA): 6 INSTITUTO SUPERIOR DE CIÊNCIAS E EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - ISCE INSTITUTO SUPERIOR DE CIÊNCIA E EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA-ISCED ii Direitos de autor (copyright) Este manual é propriedade do Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED), e contêm reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução parcial ou total deste manual, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (electrónico, mecânico, gravação, fotocópia ou outros), sem permissão expressa de entidade editora (Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED)). A não observância do acima estipulado, o infractor é passível a aplicação de processos judiciais em vigor no País. Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED) Coordenação do Programa de Licenciaturas Rua Dr. Lacerda de Almeida. No 211, Ponta - Gea Beira - Moçambique Telefone: 23323501 Cel: +258 Fax: 23323501 E-mail: direcção@isced.ac.mz Website: www.isced.ac.mz iii Agradecimentos Instituto Superior de Ciências e Educação a Distância (ISCED) Coordenação do Programa das Licenciaturas agradecem os autores deste manual agradecem a colaboração dos seguintes individuos: Pela coordenação Direcção Académica Pelo design Direcção de Qualidade e Avaliação do ISCED Financiamento e Logística Instituto Africano de Promoção e Educação a Distância (IAPED), Revisão Final Dr. Celso Cruz Elaborado Por: Dr. Inácio Manuel Muthetho – Licenciado Engenharia Agronómica pela UEM. iv Benvindo ao Módulo de Ecologia .................................... Error! Bookmark not defined. Objectivos do Módulo....................................................................................................... 1 Quem deveria estudar este módulo ................................................................................. 1 Como está estruturado este módulo ................................................................................ 2 Ícones de actividade ......................................................................................................... 3 Habilidades de estudo ...................................................................................................... 3 Precisa de apoio? .............................................................................................................. 5 Tarefas (avaliação e auto-avaliação) ................................................................................ 6 Avaliação ........................................................................................................................... 6 TEMA – I: CONCEITOS E ORIGEM DA ECOLOGIA 9 UNIDADE Temática 1.1. Conceitos aplicados em Ecologia. .......................................... 9 UNIDADE Temática 1.2. Origens e o desenvolvimento da ecologia. ........................... 16 UNIDADE Temática 1.3. Princípios metodológicos e abordagens de estudo em Ecologia. ......................................................................................................................... 25 UNIDADE Temática 1.4. Aplicação da ecologia ........................................................... 32 TEMA – II: ECOSSISTEMA 35 UNIDADE Temática 2.1. Conceitos e classificação dos ecossistemas naturais (Mundiais e de Moçambique) .......................................................................................................... 36 UNIDADE Temática 2.2. Ecossistemas Artificiais ........................................................ 61 UNIDADE Temática 2.3. Ecossistemas Degradados ..................................................... 64 TEMA – III: PRODUÇÃO E FLUXO DE ENERGIA 70 UNIDADE Temática 3.1. Introdução (Conceitos e generalidades) ................................ 70 UNIDADE Temática 3.2. Estrutura trófica .................................................................... 74 UNIDADE Temática 3.3. Ruptura de cadeia alimentar, Bioacumulação nas cadeias alimentares e Espécie Chave ........................................................................................... 77 TEMA – IV: CICLOS BIOGEOQUÍMICOS. 81 UNIDADE Temática 4.1. Introdução (Generalidades) .................................................. 81 UNIDADE Temática 4.2. Principais Cíclos Biogeoquímicos ........................................ 83 UNIDADE Temática 4.3. Cíclo de Nutrientes e Aplicação Ambiental ......................... 93 TEMA – V: SUCESSÃO ECOLÓGICA 104 UNIDADE Temática 5.1. Conceitos e Generalidades. ................................................. 104 UNIDADE Temática 5.2. Tipos de Sucessão ............................................................... 105 UNIDADE Temática 5.3. Mecanismos da Sucessão e Aplicação Ambiental .............. 106 TEMA – VI: RECURSOS RENOVÁVEIS E NÃO RENOVAVEIS (Conceitos e Generalidades) 109 1 Visão geral Bem-vindo ao Módulo de Ecologia Objectivos do Módulo Ao terminar o estudo deste módulo de Ecologia, o estudante deverás ser capaz de: Objectivos Propiciar o entendimento sobre a organização da biosfera ao nível de ecossistemas. Capacitar os alunos para compreender aspectos relacionados à estrutura e dinâmica dos ecossistemas. Oferecer bases para a compreensão e interpretação das consequências da ação humana sobre os ecossistemas. Proporcionar embasamento teórico com relação à aspectos aplicados como manejo e conservação de ecossistemas. Quem deveria estudar este módulo Este Módulo foi concebido para estudantes do 1º ano de todos os curso de licenciatura em Gestão Ambiental do ISCED. Poderá ocorrer, contudo, que haja leitores que queiram se actualizar e consolidar seus conhecimentos nessa disciplina, esses serão bem- vindos, não sendo necessário para tal se inscrever. Mas poderá adquirir o manual. 2 Como está estruturado este módulo Este módulo de Ecologia, para estudantes do 1º ano dos cursos de licenciatura Gestão Ambiental do ISCED, está estruturado como se segue: Páginas introdutórias Um índice completo. Uma visão geral detalhada dos conteúdos do módulo, resumindo os aspectos-chave que você precisa conhecer para melhor estudar. Recomendamos vivamente que leia esta secção com atenção antes de começar o seu estudo, como componente de habilidades de estudos. Conteúdo desta Disciplina / módulo Este módulo está estruturado em quatro Temas. Cada tema, por sua vez comporta certo número de unidades temáticas visualizadas por um sumário. Cada unidade temática se caracteriza por conter uma introdução, objectivos, conteúdos. No final de cada unidade temática ou do próprio tema, são incorporados antes exercícios de auto-avaliação, só depois é que aparecem os de avaliação. Os exercícios de avaliação têm as seguintes características: Puros exercícios teóricos, Problemas não resolvidos e actividades práticas algumas, incluido estudo de casos. Outros recursos A equipa dos académicos e pedagogos do ISCED pensando em si, num cantinho, mesmo recôndito deste nosso vasto Moçambique e cheio de dúvidas e limitações no seu processo de aprendizagem, apresenta uma lista de recursos didácticos adicionais ao seu módulo para você explorar. Para tal o ISCED disponibiliza na biblioteca do seu centro de recursosmais material de estudos relacionado com o seu curso como: livros e/ou módulos, CD, CD- ROOM, DVD. Para além deste material físico ou electrónico disponível nas bibliotecas física e virtual, pode ter acesso a Plataforma digital moodle para alargar mais ainda as possibilidades dos seus estudos. 3 Auto - avaliação e Tarefas de avaliação Tarefas de auto-avaliação para este módulo encontram-se no final de cada unidade temática e de cada tema. As tarefas dos exercícios de auto-avaliação apresentam duas caracteristicas: primeiro apresentam exercícios resolvidos com detalhes. Segundo, exercícios que mostram apenas respostas. Tarefas de avaliação devem ser semelhantes às de auto-avaliação mas sem mostrar os passos e devem obedecer o grau crescente de dificuldades do processo de aprendizagem, umas a seguir a outras. Parte das tarefas de avaliação será objecto dos trabalhos de campo a serem entregues aos tutores/docentes para efeitos de correcção e subsequentemente nota. Também constará do exame do fim do módulo. Pelo que, caro estudante, fazer todos os exercícios de avaliação é uma grande vantagem. Comentários e sugestões Use este espaço para dar sugestões valiosas, sobre determinados aspectos, quer de natureza científica, quer de natureza didáctico- pedagógica, etc. Sobre como deveriam ser ou estar apresentadas. Ícones de actividade Ao longo deste manual irá encontrar uma série de ícones nas margens das folhas. Estes icones servem para identificar diferentes partes do processo de aprendizagem. Podem indicar uma parcela específica de texto, uma nova actividade ou tarefa, uma mudança de actividade, etc. Habilidades de estudo O principal objectivo deste capítulo é o de ensinar aprender a aprender. Aprender aprende-se. Durante a formação e desenvolvimento de competências, para facilitar a aprendizagem e alcançar melhores resultados, implicará empenho, dedicação e disciplina no estudo. Isto é, os bons resultados apenas se conseguem com estratégias eficientes e eficazes. Por isso é importante saber como, onde e quando estudar. Apresentamos algumas sugestões com as quais esperamos que caro estudante possa rentabilizar o tempo dedicado aos estudos, procedendo como se segue: 1º Praticar a leitura. Aprender a Distância exige alto domínio de leitura. 4 2º Fazer leitura diagonal aos conteúdos (leitura corrida). 3º Voltar a fazer leitura, desta vez para a compreensão e assimilação crítica dos conteúdos (ESTUDAR). 4º Fazer seminário (debate em grupos), para comprovar se a sua aprendizagem confere ou não com a dos colegas e com o padrão. 5º Fazer TC (Trabalho de Campo), algumas actividades práticas ou as de estudo de caso se existir. IMPORTANTE: Em observância ao triângulo modo-espaço-tempo, respectivamente como, onde e quando estudar, como foi referido no início deste item, antes de organizar os seus momentos de estudo reflicta sobre o ambiente de estudo que seria ideal para si: Estudo melhor em casa/biblioteca/café/outro lugar? Estudo melhor à noite/de manhã/de tarde/fins-de-semana/ao longo da semana? Estudo melhor com música/num sítio sossegado/num sítio barulhento!? Preciso de intervalo em cada 30 minutos, em cada hora, etc. É impossível estudar numa noite tudo o que devia ter sido estudado durante um determinado período de tempo; Deve estudar cada ponto da matéria em profundidade e passar só ao seguinte quando achar que já domina bem o anterior. Privilegia-se saber bem (com profundidade) o pouco que puder ler e estudar, que saber tudo superficialmente! Mas a melhor opção é juntar o útil ao agradável: Saber com profundidade todos os conteúdos de cada tema, no módulo. DICA IMPORTANTE: não recomendamos estudar seguidamente por tempo superior a uma hora. Estudar por tempo de uma hora intercalado por 10 (dez) a 15 (quinze) minutos de descanso (chama-se descanso à mudança de actividades). Ou seja, que durante o intervalo não se continuar a tratar dos mesmos assuntos das actividades obrigatórias. Uma longa exposição aos estudos ou ao trabalho intelectual obrigatório pode conduzir ao efeito contrário: baixar o rendimento da aprendizagem. Por que o estudante acumula um elevado volume de trabalho, em termos de estudos, em pouco tempo, criando interferência entre os conhecimentos, perde sequência lógica, por fim ao perceber que estuda tanto mas não aprende, cai em insegurança, depressão e desespero, por se achar injustamente incapaz! Não estude na última da hora; quando se trate de fazer alguma avaliação. Aprenda a ser estudante de facto (aquele que estuda sistematicamente), não estudar apenas para responder a questões 5 de alguma avaliação, mas sim estude para a vida, sobretudo, estude pensando na sua utilidade como futuro profissional, na área em que está a se formar. Organize na sua agenda um horário onde define a que horas e que matérias deve estudar durante a semana. Face ao tempo livre que resta, deve decidir como o utilizar produtivamente, decidindo quanto tempo será dedicado ao estudo e a outras actividades. É importante identificar as ideias principais de um texto, pois será uma necessidade para o estudo das diversas matérias que compõem o curso: A colocação de notas nas margens pode ajudar a estruturar a matéria de modo que seja mais fácil identificar as partes que está a estudar e pode escrever conclusões, exemplos, vantagens, definições, datas, nomes, pode também utilizar a margem para colocar comentários seus relacionados com o que está a ler; a melhor altura para sublinhar é imediatamente a seguir à compreensão do texto e não depois de uma primeira leitura; Utilizar o dicionário sempre que surja um conceito cujo significado não conhece ou não lhe é familiar; Precisa de apoio? Caro estudante, temos a certeza que por uma ou por outra razão, o material de estudos impresso, lhe pode suscitar algumas dúvidas como falta de clareza, alguns erros de concordância, prováveis erros ortográficos, falta de clareza, fraca visibilidade, páginas trocadas ou invertidas, etc). Nestes casos, contacte os seriços de atendimento e apoio ao estudante do seu Centro de Recursos (CR), via telefone, sms, E-mail, se tiver tempo, escreva mesmo uma carta participando a preocupação. Uma das atribuições dos Gestores dos CR e seus assistentes (Pedagógico e Administrativo) é a de monitorar e garantir a sua aprendizagem com qualidade e sucesso. Dai a relevância da comunicação no Ensino a Distância (EAD), onde o recurso as TIC se torna incontornável: entre estudantes, estudante – Tutor, estudante – CR, etc. As sessões presenciais/virtuais são um momento em que você, caro estudante, tem a oportunidade de interagir fisicamente com staff do seu CR, com tutores ou com parte da equipa central do ISCED indigitada para acompanhar as suas sessões presenciais/virtuais. Neste período pode apresentar dúvidas, tratar assuntos de natureza pedagógica e/ou administrativa. O estudo em grupo, que está estimado para ocupar cerca de 30% do tempo de estudos a distância, é de muita importância, na medida em que permite-lhe situar, em termos do grau de 6 aprendizagem com relação aos outros colegas. Desta maneira ficará a saber se precisa de apoio ou precisa de apoiar aos colegas. Desenvolver hábito de debater assuntos relacionados com os conteúdos programáticos, constantes nos diferentes temas e unidade temática, no módulo. Tarefas (avaliação e auto-avaliação) O estudante deve realizar todas as tarefas (exercícios, actividades e autoavaliação), contudo nem todas deverão ser entregues, mas é importante que sejam realizadas. As tarefas devem ser entregues duas semanas antes das sessões presenciais/virtuais seguintes. Para cada tarefaserão estabelecidos prazos de entrega, e o não cumprimento dos prazos de entrega, implica a não classificação do estudante. Tenha sempre presente que a nota dos trabalhos de campo conta e é decisiva para ser admitido ao exame final da disciplina/módulo. Os trabalhos devem ser entregues ao Centro de Recursos (CR) e os mesmos devem ser dirigidos ao tutor/docente. Podem ser utilizadas diferentes fontes e materiais de pesquisa, contudo os mesmos devem ser devidamente referenciados, respeitando os direitos do autor. O plágio1 é uma violação do direito intelectual do(s) autor(es). Uma transcrição à letra de mais de 8 (oito) palavras do texto de um autor, sem o citar é considerada plágio. A honestidade, humildade científica e o respeito pelos direitos autorais devem caracterizar a realização dos trabalhos e seu autor (estudante do ISCED). Avaliação Muitos perguntam: Como é possível avaliar estudantes à distância, estando eles fisicamente separados e muito distantes do docente/turor!? Nós dissemos: Sim é muito possível, talvez seja uma avaliação mais fiável e consistente. Você será avaliado durante os estudos à distância que contam com um mínimo de 90% do total de tempo que precisa de estudar os conteúdos do seu módulo. Quando o tempo de contacto presencial conta com um máximo de 10%) do total de tempo do módulo. A avaliação do estudante consta detalhada do regulamento da de avaliação. 7 Os trabalhos de campo por si realizados, durante estudos e aprendizagem no campo, pesam 25% e servem para a nota de frequência para ir aos exames. Os exames são realizados no final da cadeira disciplina ou modulo e decorrem durante as sessões presenciais. Os exames pesam no mínimo 75%, o que adicionado aos 25% da média de frequência, determinam a nota final com a qual o estudante conclui a cadeira. A nota de 10 (dez) valores é a nota mínima de conclusão da cadeira. Nesta cadeira o estudante deverá realizar pelo menos 2 (dois) trabalhos e 1 (um) (exame). Algumas actividades práticas, relatórios e reflexões serão utilizados como ferramentas de avaliação formativa. Durante a realização das avaliações, os estudantes devem ter em consideração a apresentação, a coerência textual, o grau de cientificidade, a forma de conclusão dos assuntos, as recomendações, a identificação das referências bibliográficas utilizadas, o respeito pelos direitos do autor, entre outros. Os objectivos e critérios de avaliação constam do Regulamento de Avaliação. ISCED Disciplina: Ecologia 9 TEMA – I: CONCEITOS E ORIGEM DA ECOLOGIA UNIDADE Temática 1.1. Conceitos aplicados em Ecologia. UNIDADE Temática 1.2. Origens e Desenvolvimento da Ecologia. UNIDADE Temática 1.3. Princípios metodológicos e abordagens de estudo da Ecologia. UNIDADE Temática 1.4. Aplicação da Ecologia. UNIDADE Temática 1.1. Conceitos aplicados em Ecologia. Definição O termo ―ECOLOGIA‖ provém das palavras gregas oikos que significa ―casa‖ e logos que siginica estudo, ciência. Olhando para a origem da palavra, é comum dizer-se que a ecologia é o estudo ―da casa onde vivem os organismos‖. O termo ecologia foi utilizado pela primeira vez em 1869 por Ernest Heackel . Haeckel, considerou a ecologia como sendo o estudo científico das interacções entre os organismos e o seu ambiente (Begon et al, 1996). É comum definir-se a ecologia como sendo a ―ciência que estuda as relações entre os organismos vivos e o meio ambiente‖ (Odum,1997)ou o ―estudo das interacções entre os organismos e o seu ambiente‖ (Krohne, 2001). Tjallingii (1986) define a ecologia como sendo ―o estudo das relações entre os organismos e entre eles e o meu ambiente‖. As definções acima apresentadas implicam a compreensão de organismo e de ambiente. A definição de organismo é dada na sesecção 3.1.1 e o ambiente de um organismo compreende todos os factores e fenómenos externos ao organismo e que exercem influências sobre o mesmo. Os factores e fenómenos do ambiente que podem influenciar o organismo podem ser físicos ou químicos (factores ISCED Disciplina: Ecologia 10 abióticos) bem como o conjunto de interacções que esse organismo estabelece com outros organismos (factores bióticos) (Begon et al, 1996). A resposta à pergunta que a seguir é colocada, ajuda a compreender definições acima apresentadas. Que factores do anbiente podem exercer influência sobre um peixe (organismo) no seu habitat? Os factores abióticos (não vivos) que interagem com o peixe podem ser as correntes do mar, a salinidade, a temperatura da água e substâncias químicas diversas que são lançadas ao mar através das diversas actividades humanas. O mar está em constante circulação, as diferenças de temperatura entre os polos e o equador, originam ventos constantes que provocam correntes superficiais; para além destas, desenvolvem-se correntes mais profundas geradas pelas diferenças de temperatura e de salinidade da água. No ambiente marinho, a circulação da água proporciona a distribuição de alimentos para o peixe. Por exemplo, a circulação ascendente produzida pela Corrente de Peru gera uma das zonas mais produtivas do mundo em termos de pescado (Odum, 1997). Um dos problemas ecológicos das zonas costeiras de Moçambique é a poluíção marinha que pode ser causada por desastres de navios, descargas dos esgotos domésticos e industriais. A poluíção marinha afecta a fauna e aflora marinhas (Honguane, 2007). Foi muito divulgado o desastre do navio-tanque grego, Katina P, que, ao afundar na baía de Maputo descarregou milhares de toneladas de hidrocarbonetos (Rádio Moçambique, 2010). No mar, o peixe não vive isoladamente, ele compete pelo mesmo alimento com os outros organismos, e pode ser parasitado por outros organismos (bactérias ou vermes), ou pode servir de alimento para outros peixes. Como pode imaginar, o conjunto de todas as possíveis interacções entre ISCED Disciplina: Ecologia 11 um organismo e o meio ambiente podem ser inúmeras. Uma outra definição igualmente bem divulgada é dada por Krebs (1972) que considera a ecologia como sendo ― o estudo científico das interacções que determinam a distribuição e abundância de organismos‖. Esta definição tem o mérito de oferecer o objectivo final da ecologia, que é compreender onde os organismos ocorrem, quantos são e o que fazem, porém, a definição não inclui a palavra ambiente. Analisando as duas primeiras definições, percebe-se que elas colocam o ambiente numa posição central. Por este motivo, Begon et al (1996) consideram vaga a definição de Krebs. Domínio da ecologia O domínio da ecologia ou campo da ecologia compreende os níveis de organização biológica mais complezas, que partem do organismo até ao ecossistema e a biosfera (Odum, 1997 & Krohne, 2001). Pertencem ao domínio da ecologia o indivíduo, a população, a comunidade, o ecossistema e a biosfera (Tjallingii, 1986; Odum, 1997 & Krohne, 2001). Os níveis de organização biológica que constituem o domínio da ecologia são definidos na secção seguinte (2.1). Ecologia e os níveis de organização biológica Os biólogos tendem a organizar, ou ―arrumar‖ os seres vivos em hierarquias em que um nível de organização superior vai incluindo progressivamente os nívei inferiores. Para visualizar isso, abaixo são apresentados e definidos os níveis de organização biológica que partem da célula (nível mais baixo)até a biosfera (nível mais alto). Os níveis inferiores ao indivíduo ( a célula, os tecidos, os órgãos, os sistemas ou aparelhos não pertencem à ecologia, mas sim ao campo da Biologia). ISCED Disciplina: Ecologia 12 A célula é unidade básica da vida, é constituída por organelos. Os organelos são estruturas presentes no interior das células, que desempenham funções específicas. São formados a partir da união de vároas moléculas que por sua vez são constituídas por átomos. Existem vários tipos de células, cada uma com uma função específica como, por exemplo, as células musculares e as células da pele. Os tecidos são constituídos por células. Os tecidos são formados pelo conjunto de celulas e estão presentes apenas em alguns oragnismos pluricelulares como as palantas e os animais. Dando seguimento ao exemplo das células acima indicado, as células muscularaes formam tecido muscular que tem a função de produzir os movimentos musculares dos braços, das pernas e de outros órgãos. Diferentes tecidos formam órgãos que funcionam em harmonia para desempenhar uma determinada função. Por exemplo: a raiz das plantas é um órgão que é constiyuído por vários tecidos cuja função geral é de absorver e transportar água e sais minerais para a planta; o coração é formado por tecido muscular, sangíneo e o tecido nervoso e tem como função didtribuir o sangue pelo corpo. Os sistemas são formados por órgãos que trabalham em conjunto para exercer uma determinada função corporal. Por exemplo: alguns órgãos que fazem parte do sistema digestivo compreendem a boca, o estômago, os intestinos, o fígado e o pâncreas. O organismo (o organismo individual, o indivíduo, a espécie individual) é constituído por vários sistemas. Existem organismos unicelulares e organismos pluricelulares. Por exemplo: a bactéria que provoca a cólera é um organismo unicelular. Já uma planta, um peixe, uma rã, um mosquito, são organismos pluricelulares. A população ―é o conjunto de indivíduos que pertencem à mesma ISCED Disciplina: Ecologia 13 espécie habitando numa certa área e que interactuam e se cruzam livremente‖ (Tjallingii, 1986). Uma espécie biológica é o conjunto de indivíduos ou populações que estão ou têm o potencial de se intercruzarem. As populações da mesma espécie estõ isoladas em termos reprodutivos de outros grupos, com os quais, quando se cruzam, não originam indivíduos férteis (Krohne, 2001). Por exemplo, na reserva de Gorongoza são encontradas populações de leões, de búfalos, de zebras, de girafas, de entre outras. Estes animais pertencem a espécias diferentes. Na natureza, estas espécies não se cruzam livremente entre elas, por isso, se diz que estão isoladas uma das outras, em termos reprodutivos. Se no entanto o conseguissem, os seus descendentes não seriam férteis, ou seja, os descendentes resultantes desse cruzamento não produziriam descendentes iguais. Vários exemplos de populações e espécieas que constituem recursos cinegéticos ( com interesse para caça) e são citados em trabalhos desenvolvidos por GENTINSA/AECI (1995), na província de Cabo Delgado. As populações dessas espécies encontram-se geralmente reduzidas e incluem de entre outras, as seguintes: I. Populações de Hipopótamos (Hippotamus amphibius) que habitam pontos de água permanente; as populações de hipopótamos ocorrem em grupos de baixas densidades nos rios Lúrio (desde Papai até a sua foz), rio Montepuez, rio Messalo e, rio Rovuma-Lugenda; igualmente, ocorrem alguns efectivos nas lagoas Lidedes, Nangade, N’guri, Bilibiza e Nhandjemuano; II. Populações de zebras, cuja área de distribuição compreende unicamente a zona situada entre a Sede dos Postos administrativos de Ngapa e Chapa, no norte de Naitoro e Lugenda. Dentro desses territórios, as populações ocorrem em ISCED Disciplina: Ecologia 14 grupos pequenos, sendo os indivíduis de pequeno porte; III. Populações de búfalos (Syncerus caffer), totalizando possivelmente menos de um milhar de indivíduos, como consquência da caça furtiva, da alteração do seu habitat e da mortalidade pela acção de doenças; os búfalos encontram-se distribuídos em vários pontos, especialmente Lugenda-Rovuma, a norte de Quissanga e Muidumbe (área de Messalo e lagoa de N’guri); IV. As populações de impalas (Aepyceros melampus), espécie característica das savavas arborizadas; as populações são muito reduzidas; localizam-se principalmente na região setentrional e ocidental e nas zonas de confluência dos rios Megaruna e Lúrio; a população residente de Intutupe (Ancuabe) considera, no entanto, a impala abundante, sendo utilizada como alimento. Morin (1999) define a Comunidade como sendo ―a menos fracção da enorme colecção global de espécies que pode ser encontrada num determinado local‖ e estipula um mínimo de duas espécies coexistentes num determinado local, para que seja constituída a comunidade. A comunidade pode também ser definida como sendo o conjunto de populações de totas as espécies que vivem numa detrminada área, num dado período de tempo (Krohne, 2001). Na natureaza, as plantas e os animais não vivem isoladamente como entidades. Eles partilham os mesmos ambientes e interagem de várias maneiras. Dando continuidade aos exemplos de Cabo Delgado, a região que compreende as zonas lacustres, fluviais e as savanas que se encontram à beira dos rios, constitui uma das entidades faunísticas características da província. É uma zona heterogénea abarcando locais com cursos de água corrente, bancos de areia fluviais, charcos estacionados, lagos, bosques, savanas, canaviais ou caniçal. Devido a disponibilidade de água, a região torna-se muito produtiva atarindo comunidades de fauna bastante diversificada como é o caso dos ISCED Disciplina: Ecologia 15 hipopótamos, os inhacosos, os crocodilos e galápagos que frequentam a zona (GENTINSA/AECI, 1995). Analisando as definições de comunidade acima apresentadas, nesta unidade heterogénea podemos então distinguir as comunidades vegetais, constituídas pelas populações de árvores, arbustos, gramíneas (capim) o caniço, bem como, as comunidades animais constituídas pelas populações de todas as espécies de aniamis que coexistem naquela zona. A biosfera ou ecosfera inclui todos organismos vivos da Terra que interagem com o seu ambiente físico, como um todo ( Odum, 1997). A biosfera compreende três regiões físicas distintas; Litosfera – é a camada superficial sólida da Terra, constituída por rochas e solos ( NASA Education, 2011). Hidrosfera – Toda a água da Terra é contida num sistema que é designado por hidrosfera. Os subssitemas da hidrosfera incluem os oceanos, os glaciares e outras formas de água congelada, águas subterrâneas e o vapor de água contido na atmosfera. Cada subsistema é designado por ―reservatório‖. O maior reservatório é o oceano e compreende mais ou menos 97% da água da Terra ( NASA Education, 2011). Atmosfera – é a camada gasosa que circunda a superfície da Terra, envolvendo portanto, a litosfera e a hidrosfera, atinge uma espessura de 600 km ( NASA Education, 2011). Prestando atenção para a definição, pode-se dizer que a biosfera abarca uma grande diversidade biológica (biodiversidade). O desenvolvimento tecnológico que acompaha o Homem sobre a natureza tem vindo a provocar fortes alterações sobre as três componentesda biosfera. Por exemplo, a combustão de hidrocarbonetos para a obtenção de energia tem sido responsável, em grande medida, pela alteração da composição química da atmosfera, poluíndo rios, lagos, e oceanos (hidrosfera) e o transporte marítimo desse combustíveis, por grandes ISCED Disciplina: Ecologia 16 petroleiros, tem provocado acidentes que causam a morte de milhões de seres vivos, reduzindo a biodiversidade. O reconhecimento e a distinção da biosfera, reveste-se hoje de uma grande importância prática pelo crescente surgimento de reservas da biosfera no mundo que têm vindo a ser designadas pela UNESCO ( Organização das Nações Unidas para Educação, Ciência e Cultura) e que visam a realizar a gestão e conservação da biodiversidade de uma região. A selecção dessas reservas é feita a partir de propostas dos estados membros da UNESCO, seguida de uma avaliação por especialistas que assessoram o programa Homem e a Biosfera ( MAB). Anualmente, durante a reunião do Conselho Internacional de Coordenação do Programa, composto por representantes dos estados, são designadas novas reservas. Participam neste processo as comunidades locais, as organizações não governamentais, as autoridades e peritos em questões ambientais. África do Sul, camarões e Madagáscar, de entre outros, são alguns exemplos de países africanos obnde foram declaradas várias reservas da biosfera (UNESCO/MAB, 2010). UNIDADE Temática 1.2. Origens e o desenvolvimento da ecologia. Origem A ecologia teve um percurso histórico longo e sempre suscitou vários debates de diversos pensadores que ao longo do tempo foram aparecendo. A ciência da ecologia teve, ao longo da história, um desenvolvimento paulatino, como todas as outras ciências. As obras dos antigos pensadores e filósofos da cultura grega já continham assuntos de natureza ecológica, apesar de que ainda não utilizavam a desegnação de ISCED Disciplina: Ecologia 17 ―ecologia‖ para o tipo de material que era produzido. No século IV a.c., existia o conceito de ―equilibrio perfeito‖ que era um príncipio básico para compreender a natureza. Este conceito, inseria a visão de que a natureza está deseignada para beneficiar e preservar cada espécie e que as espécies permanecem sempre imutáveis. Por isso, a eclosão das pragas era considerada passageira e muitas vezes atribuída às pinições de natureza divina (Krebs, 1972). Antes de Haeckel descobrir, em 1869, a palavra certa para designar os estudos da ecologia, muitos pensadores da época do renascimento biológico dos séculos XVIII e XIX, tinham já dado a sua contribiição para o estudo da ecologia. Um deles foi Leeuwenhoek (1632-1723) que realizou estudos sobre cadeias alimentares e sobre a regulação da população (temas centrais da ecologia moderna) (Odum, 1997). Vários autores convergem no facto de que a ecologia tem as suas origens na história natural (por exemplo: Krebs, 1972; e Smith, 1991). A história natural é definida, por Krohne (2001), como sendo ―o estudo descritivo dos hábitos, do comportamento dos organismos nos ambientes naturais‖. Analisando esta definição pode-se dizer que a história da ecologia acompanha a hostória do desenvolvimento da humanidade, já que desde a era primitiva, o Homem que dependia da caça, da pesca e outras formas de busca de alimentos, tinha que ter um conhecimento profundo sobre a natureza, para poder encontrar os alimentos necessários para a sua subsistência. Até meados do século XIX os estudos da natureza eram profundamente descritivos, de história natural, que por sua vez propiciaram o levantamento de hipóteses sobre as interacções ecológicas, permitindo o desenvolvimento da ciência da ecologia. Para além da história natural, aw actividades exploratórias da natureza, realizadas por vários geógrafos de plantas botânicos, [rincipalmente nas Américas de Sul e Latina, também contribuíram para a ecologia. Eles encontraram a ISCED Disciplina: Ecologia 18 explicação das diferenças e das semelhanças dos diferentes tipos de vegetação nas semelhanças e diferenças climáticas. O resultado dos estudos exploratórios realizados foi a publicação de trabalhos descrevendo os diferentes tipos de vegetação e a sua correlação com as característucas ambientais. Um dos geógrafos destacados foi Warming (1841-1924), considerado o fundador da ecologia vegetal, tendo estudado a vegetação de algumas regiões do Brasil. Por sua vez, Clements introduziu a dinâmica das comunidades vegetais, sucessão ecológiaca, que examina por exemplo, a dinâmica da colonização da vegetação nas zonas dunares (dunas de areia) ( Smith, 1992). Os primeiros ecologistas estavam mais interessados na vegetação terrestre, mais tarde surgiram estudos sobre as relações entre organismos e o ambiente aquático, desenvolvidos por F.A. forel e A. Thienemann. Forel introduziu o termo limnologia para designar o estudo da vida em ambientes de água doce e Thienemann utilizou os termos proutores e consumidores e introduziu os conceitos de níveis tróficos e ciclos de nutrientes e fluxo de energia nos sistemas aquáticos. Linderman foi outro ecologista interessado em água doce, tendo estudado os ciclos de nutrientes e o fluxo de energia nos sistemas aquáticos; foi quem lançou os estudos da ecologia dos ecossistemas. Os trabalhos de Linderman ajudaram s desenvolver a investigação sobre fluxos de energia e o balanço de nutrientes em vários países da América e Europa (Smiyth, 1992; Shorrocks, 2007). A partir do século XVII, alguns estudantes de história natural e ecologia humana desenvolvem novas abordagens científicas. Um deles Gaunt, considerado pioneiro da demografia. Gaunt trabalhou sobre censos da população humana na cidade de Londres e pela primeira vez determinou quantitativamente alguns parâmetros populacionais. Outro naturalista foi Buffon (1756) apontou a existência de ―forças‖ (algumas doenças e a ecassez de alimentos) capazes de contrabalançar o crescimento populacional, ou seja, o princípio básico da regulação ecológica das populações. Tal como Gaunt e Buffon, os estudos de Thomas Malthus (1766-1834), ISCED Disciplina: Ecologia 19 economista britânico, estimularam também o desenvolvimento da ecologias das populações e, em 1798, Malthus publica um livro sobre a demografia humana, intitulado Essay on populations que gerou uma polémica na altura. No livro, Malthus defendeu a teoria segundo a qual as populações crescem a uma progressão geométrica (2 n-1 ), enquanto os seus recursos alimentares crescem numa progressão aritmética (2n-1) (Krebs, 1972). Em termos simples, segundo a teoria de Malthus,a população aumenta mais depressa do que o abastecimento de alimentos necessários para o seu sustento (Odum, 1997) e o controlo do crescimento da população é exercido pela ocorrência de doenças, fome e outros males (Smith, 1992). Maltus estimulou os estudos da dinâmica das populações que analisam como as populações crescem ( por exemplo: as taxas de natalidade e mortalidade), como se dispersam e como interagem. As ideias de Malthus não eram novas, outros pensadores e pesquisadores anteciparam Malthus. Contudo, pela polémica que gerou a sua teoria, foi Malthus quem mais chamou a atenção da sociedade sobre a questão do crescimento populacional. Nos finais do século XVIII e inícios do século XIX, Malthus e Cahrles Darwin (1809-1882),inglês naturalista, foram os que mais contribuíram para a extinção da visão do ―equilíbrio perfeito‖ da natureza. Dos estudos realizados por esses pensadores, emergiram três conceitos básicos novos que levaram ao descrdito a visão de ―equilíbrio perfeito‖: I. Muitas espécies extinguiram-se ao longo do tempo; II. A pressão populacional causa competição III. A selecção natural e luta pela existência são mecanismos que podem ser evidenciadas na natureza (Krebs, 1972). De facto, Darwin utilizou a teoria de Malthus para desenvolver uma nova teoria da selecção natural e luta pela sobrevivência. A teoria da selecção natural serviu para melhor ISCED Disciplina: Ecologia 20 explicar a teoria da origem e evolução das espécies, sustentando a idéia da ―sobrevivência do melhor daptado‖ ao meio ambiente. Darwion piblicou o livro On the Origin os Species em 1859 que pode ser traduzido para ― A Origem das espécies‖ (Dajoz, 1983; Smith, 1992). Gregor Mendel (1822-1884), monge austríaco, desenvolveu a genética ao estudar a teoria da transmissão de carcteres hereditários. Tanto a genética mendeliana como a teoria de Darwin formam combinadas para compreender a questão da evolução ao ambiente, doisn temas centrais em ecologia ( Smith, 1992). Ramos da ecologia Alguns autores como Odum (1997) dividem a ecologia em duas subdisciplinas principais: o ramo que estuda o indivíduo (autoecologia)e o ramo que estuda os grupos (sinecologia). Dajoz (1983) apresenta três subdivisões: a auatoecologia, a sinecologia e dinâmica das populações. A autocologia estuda a relação entre um organismo individual, ou s espécie individual, com o seu ambiente. A autoecologia analisa essencialmente as questões como os limites de tolerância e as preferências das espécies face aos diversos factores ecológicos (bióticos e abióticos) e examina como o meio ambiente pode influenciar a morfologia, a fisiologia e o comportamento de um organismo ( Dajoz, 1983; Odum, 1997 & Krohne, 2001). Por exemplo, os conhecimentos das preferências térmicas de uma espécie permitirão explicar a sua localização nos diversos meios, a sua distribuição geográfica, abundância e actividade. É o caso dos estudos que nos permitem conhecer a distribuição do mosquitos e da malária hoje. A malária ocorre principalmente nos países tropicais e subtropicais, concretamente na África subsahariana, no sudoeste Asiático e na América so Sul. A ecologia da doença está associada à distribuição da ISCED Disciplina: Ecologia 21 água, uma vez que o estágio larval do mosquito desenvolve-se em corpos de água. Diferentes espécies de mosquito também requerem requisitos diferentes de temperatura, de luz, de água ( se é corrente o estagnada), de vegetação e outros factores. O actual aquecimento global da terra tem vindo a alterar os limites de distribuição do mosquito. Porque a temperatura subiu, o mosquito consegue hoje sobreviver também nas zonas de grandes altitudes onde anteriormente não conseguia sobreviver por serem muito frias (WHO, 2011). A ecologia das populações lida com a dinâmica das espécies que constituem as populações e como essas popula,cões interagem com o meio ambiente (Krohne, 2011). Este ramo enquadra-se na subdivisão que Dajoz (1983) designa por dinâmica de populações. É na ecologia das populações onde são realizados estudos, por exemplo, sobre os factores que são reponsáveis pelo crescimento de uma população (a natalidade) e os factores que contribuem para o seu declíneo (a mortalidade). Outros estudos da ecologia de populações têm ajudado a compreender porque é que a fragmentação dos habitats pode afectar a viabilidade das populações e contrinuir para a sua extinção (Newman, 1993). Por exemplo, em várias regiões de Moçambique, como em Cabo Delgado, as queimadas contribuem para criar um padrão de paisagem em que as zonas cultivadas ficam intercaladas com zonas de savana ou floresta primária ou vegetaçãi secundária (a que se desenvolve depos da queima) (GENTINSA? AECI, 1995). Formam-se assim fragmentos de habitats naturais de vários grupos de animais. Pelo facto de algumas espécies de animais de grande porte como as impalas, zebras e gazelas de Thomson necessitarem de extensas áreas de forragem, os fragmentos de habitats tornam-se pequenos para a busca de alimentos (e de outros recursos) e cirulação para o acasalamento. A longo prazo, estas limitações podem conduzir à ISCED Disciplina: Ecologia 22 extinção de algumas espécies (Newman, 1993). Um caso concreto observa-se em Cabo Delgado. As queimadas praticadas pelo Homem para vários fins, incluindo a caça, têm vindo a contribuir para a fragmentação e eliminação de habitats preferidos por alguns animais tornando-os mais expostos aos seus predadores (especialmente o Homem), para além de diminuir as suas fontes alimentares. Através da fragmentação e eliminação de habitats, aumenta a vulnerabilidade das espécies animais para a sua caça descontrolada, o que ameaça a sua sobrevivência. As espécies como o macaco-cão e o leopardo, por exemplo, estõe reconhecidas internacionalmente como espécies ameaçadas. A caça descontrolada destes animais pode conduzir à sua extinção e, por isso, está em conflito com as regras internacionais e nacionais de conservação de espécies. Sendo a comunidade o conjunto de populações de todas as espécies que coexistem numa detrminada área num determinado período de tempo, a ecologia das comunidades é o estudo das interacções que ocorrem entre os grupos de espécies que coexistem nessa área, por exemplo, a predação e a competição de entre outras interacções. Para além de estudar como as espécies interagem, a ecologia das comunidades preocupa-se em compreender como as comunidades podem mudar com o tempo ( Krohne, 2001). Este ramo (ecologia das comunidades) corresponde à subdivisão sinecologia definida por Dajoz (1983) e por Odum (1997). São enquadrados nea ecologias das comunidades, por exemplo, os estudos do processo de retorno natural da vegetação, depois da queima de uma floresta, num detrminado local. Durante o processo de sucessão podemos observar todas as espécies de plantas (e espécies de outros organismos) que se sucedem ao longo do tempo, até que a floresta eventualmente se restabeleça. Podem ser obseravados alguns aspectos de sucessão vegetal um ano depois do abandono da exploração de uma ISCED Disciplina: Ecologia 23 machamba. Um outro exemplo de sucessão ecológica pode ser observado olhando para os padrões de vegetação que ocorrem na ilha da Inhaca (Maputo). Estes compreendem florestas primárias e secundárias (desenvolvidas depois da queima das florestas primárias). A ecologia do ecossistema estuda a transferência de energia e o movimento de materiais entre as componentes do ecossistema, ou seja, entre a atmosfera, os oceanos, plantas e animais (ciclos biogeoquímicos), como é o caso do ciclo de carbono (Krohne, 2001). A ecologia das paisagens é um ramo novo da ecologia que estuda o problema da heterogeneidade espacial numa detrminada escala geográfica. Ela examina, por exemplo, os padrões do uso da terra eos factores que determinam esses padr~oes. De entre outras ciências, a ecologia das paisagens integra conhecimentos da geologia, ciências do solo, hidrologia, e da climatologia para compreender os determinantes dos padrões observados (Metzger,2001). Para definir os ramos da ecologia são também comuns critérios taxonómicos de divisão em que se estuda esoecificamente um determinado grupo de organismos. Exemplo, a ecologia de plantas, a ecologia dos insectos, a ecologia microbiana (Odum, 1997). Embora centrem os seus estudos num organismo específico, estes estudos dificilmente ignoram outros organismos, pois acabam incluindo também as interacções do organismo central, que é objecto de estudo, com outros organismos. Por exemplo, na obra editada por Crawlwy (1997) sobre ecologia vegetal, Howe&Westley (1997) desenvolvem tópicos ligados à coexistência entre as espécies de plantas e os agentes de dispersão das plantas de entre outros temas abordados. O conjunto das interacções analisadas por Howe&Westley (19987) denota a coexistência entre planats e animais (insectos, aves, mamíferos e outros). Alguns animais como os pássaros e os insectos facilitam a polinização das plantas e a disseminação de sementes. ISCED Disciplina: Ecologia 24 Os vários tipos de ambientes podem também constituir critério para subdivisões (Odum, 1997). Por exemplo, ecologia marinha, ecologia de ágia doce, ecologia do solo, ecologia terrestre, de entre outras. A ecologia marinha estuda a relaçao entre organismos e o meio ambiente marinho. Na ecologia das águas doces é estudada ―a relação entre os organismos eo meio aquático de água doce, no contexto do ecossistema principal‖. Os habitats aquáticos podem ser de água parada (lgos, lagoas, charcos e pântanos) ou corrente (nascentes e rios). A ecologia terrestre estuda a relação entre os organismos terrestres e o meio ambiente. O clima e os solos constituem os dois factores principais que são responsáveis pela estrutura das comunidades ecossistemas terrestres, para além dos factores que resultam das interacções entre as populações que constituem essas comunidades (Odum, 1997). A ecologia do solo, por sua vez, examina as interacções entre os organismos do solo e ambiente do solo. Ela procura ―compreender a dinâmica do solo, enquanto ecossistema, estudando os seus componentes e as interacções entre outros comonentes‖ (Oliveira, 1976). Os organismos do solo, especialmente as minhoca, têm impactos importantes na decomposição da matéria orgânica e na reciclagem de nutrientes (Decaens et al, 2006). A ecologia do solo responde às questões: como o solo funciona? Que nutrientes podem ser reciclados no solo? Que organismos vivem no solo? Que processos ocorrem no solo e que relações é que esses processos têm com a produtividade da vegetação que o solo pode sustentra? ( Coleman&Crossley, 1996; Kilkham, 1994). A ecologia do solo oferece o conhecimento científico necessário para evotar a sobre-exploração dos solos da qual resulta a sua degradação. ISCED Disciplina: Ecologia 25 UNIDADE Temática 1.3. Princípios metodológicos e abordagens de estudo em Ecologia. Homolismo e reducionismo O reduccionismo e homolismo são duas formas de abordagem complementares na investigação ecológica. Os holistas consideram os ecossistemas demasiadamente complexos e para eles, para melhor investigar os ecossistemas, eles devem ser considerados unidades funcionais. Contrariramnte, o reducionistas, consideram que se formos capazes de descobrir como funciona parte de um sistema, então seremos capazes de compreender o funcionamento de todo o sistema( Smith, 1992; Krohne, 2001) Krohne (2001) considera que a ciência se desenvolve na base do reducionismo, uma vez que na base da experimentação, os investigadores reduzem e controlam diferentes variáveis possíveis e estudam com detalhe apenas algumas variáveis de cada vez. Considerando a nossa definição, o interesse da ecologia é de estudar todo o conjunto de interacções em que um organismo participa. Imagine todo o conjunto de possíveis interacções entre uma impla e o meio ambiente num ecossistema do tipo savana em Moçambique. As possíveis interacções entre a impala e savana são inúmeras e, compreender como funciona essa rede de interacções no seu conjunto, seria um dos exemplo dos desafios dos holistas. Portanto, Krohne (2001) considera a ecologia como sendo uma ciência basicamente holista, sendo esta uma abordagem que enfatiza a totalidade das interacções. Contudo, as duas formas de abordagem(reducionista e holista) são consideradas complementares e os reconhecimentos que se tem hoje sobre a natureza foram e continuam sendo conseguidos na base dos ISCED Disciplina: Ecologia 26 dois métodos de abordagem (Smith, 1992; Krohne, 1991). Método científico Lembremo-nos que o método científico estrutura-se basicamente em cinco etapas: I. Observação; II. Definição clara do problema; III. Formulação de hipóteses ( uma hipótese é uma resposta provisória ao problema que, sendo testada, pode ser confirmada ou refutada); IV. Teste de hipóteses; e V. Formulação das conclusões finais. As conclusões finais não significam necessariamente o encerramento definitivo de um detrminado estudo, embora procurem sistematizar os resultados obtidos. De facto, as conclusões finais pode suscitar mais perguntas para posteriores investigações. Além do mais, as conclusões podem servir de base para elaboraç~ao de políticas, de planos de acção ou recomendações de diversa natureza que possam orientar os processos de tomada de descisões. Para testar hipótes em ecologia pode-se utilizar experiências laboratóriais em que o investigador pode reduzir e controlar as variáveis, estudando alguns aspectos com maior detalhe. Porém, a maior parte dos estudos experimentais em ecologia são realizados em campo. Estes podem envolver a manipulação de algumas variáveis, como por exemplo, a remoção ou adição de nutrientes ou de algumas espécies de animais ou de plantas numa dada área, a construção de cercados de modo a vedar o acesso a u recurso, a marcação de algumas espécies de animais de modo a monitorar os seus movimentos e comportamento, de outos tipos de ISCED Disciplina: Ecologia 27 manipulação. Como pode imaginar, nos estudos de campo muitos factores ambientais inevitavelmente interferem com o trabalho experimental que se está a realizar, tornando mais complexa a análise de dados e a formulação das conclusões (Krohne, 2001). Para ilustrar estas complicações, Krohne (2001) apresenta o exemplo da predação de alces (Alces alces) pelos lobos em Isle Royale, Michigan, Estados Unidos. Os alces, também designados por cervos, são animais ruminantes, típicos das zonas frias do Hemisfério Norte, América do Norte e Europa, e que se alimentam de rebentos de folhas de arbustos. O exemplo pode ser adaptado para nossa situação local. Imagine que se observa uma reduao da população de impalas numa savana e somos chamados a investigar a causa dessa redução. Então poderíamos, por exemplo, colocar a seguinte hipótese: porque o leão se alimenta de impalas, o declíneo da população de impalas é o resultado da predaçao dos leões. Numa abordagem reducionista poderíamos simplificar esta relação de predação leão→impala, estabelecendo uma única ligação e consideraríamos as restantes possíveis interelações constantes e exeperimentalmente iríamos manipular a predação para observarmos os efeitos da mesma predação sobre a população de impalas. Poderíamos propor uma campanha de abate de leões e observar osefeitos dessa campanha no aumento sa população de impalas na savana. Poré, posteriormente a essa campanha, poderíamos não observar o efeito desejado. Assim, rejeitaríamos essa hipótese e formularíamos outra até chegarmos a compreender o sistema todo. De facto, as interacções entre a impala e oleão podem ser bem mais complexas. Por isso, ao reduzirmos a população de leões pode dar-se o caso de estarmos a afectar outrs interações que também podem afectar a população de impalas. A redução da população de leões pode por exemplo, exercer efeitos sobre outras presas do leão como as zebras e gazelas. A população destes animais poderia também aumentar, uma ISCED Disciplina: Ecologia 28 vez que o predador tornar-se-ia pouco frequente. Contudo, se as gazelas e as zebras competem com as impalas pelo mesmo alimento (mesmo tipo de capim), a população de impalas, em relação a qual centramos as nossas atenções e pretendemos aumentar, pode vir a diminuir por escassez de alimentos. Então, voltando à nosa manipulação experimental, se ao manipularmos a população de leões verificarmos uma rdeução no número de impalas ficaríamos na dúvida se de facto essa redução resulta da manipulação feita ou se a redução se deve a outras causas, via outras interacções indirectas. Daqui, pode se concluir que é importante observarmos outras possíveis interacções entre apopulação de impalas e o meio na savana em questão, para compreendermos as causas das fluatuações da população de impalas, ou seja, é necessária também uma abordagem holística do sistema. Por isso, Krohne (2001) concluiu que devido a xomplexidade das interacções entre organismo e o meio, em ecologia é difícil assegurar que um trabalho experimental não seja prejudicado por outrs interacções. Portanto, para que a abordagem experimental seja bem sucedida, é necessário: a) Que se tenha um conhecimento muito detalhado do sistema sobre o qual se está a trabalhar ou se pretende investigar; b) Permitir que as interacções mais prováveis sejam previamente conhecidas de modo a garantir a realização de desenhos experimentais válidas e uma boa interpretação de dados. Vários príncipios fundamentais gerais em ecologia são conseguidos na base da comparação de estudos similares, realizados em regiões diferentes. Estes estudos respondem às questões como: será que as conclusões sobre um detrminado estudo podem ser aplicads noutrs regiões, em situações similares? Portanto, a investigação ecológica pode prosseguir na base da interferência ecológica. Na base desses estudos comparativos, se conseguirmos ISCED Disciplina: Ecologia 29 chegar a uma conclusão comum, podemos inferir que descobrimos um princípio mais fundamental. A descoberta de temas comuns em sitemas muito diferentes permite generalizar os príncipios (Krohne, 2001). Explicação, descrição, previsão e controlo A descrição e a explicação são fundamentais em ecologia. Para compreendermos algo é necessário descrevermos e explicarmos devidamente o objecto que pretendemos compreender, o conhecimento constrói-se através da descrição e explicação (Begon et al, 1996). Independemente das formas de abordagem acima descritas (holismo e reducionismo), os ecologistas preocupam-se em responder a três questões básicas: o quê, como e porquê? (Smith, 1992) A resposta à questão o quê implica descrição. As primeiras publicaç~oes em ecologia eram de natureza descritiva, tendo possibilitado a descrição da estrutura das florestas, dos diferentes tipos de graminais, das zonas húmidas, dos processos de sucessão vegetal, da estrutura social das plantas e dos animais, da dispersão das populações, de entre outros ambientes e processos ecológicos. Portanto, a ecologia descritiva caracteriza o que existe e como o que existe se apresenta: a estrutura da população, das comunidades e dos ecossistemas. Ela busca o conhecimento sem testar hipóteses (estudos descritivos) e como deve ser do seu conhecimento, alguns tipos de pesquisa não requerem a formulação e nem teste de hipóteses. Os estudos descritivos têm contribuido para o desenvolvimento da ecologia, abrindo a oportunidade para formulação de questões ou problemas de pesquisa que impulsionam o desenvolvimentp da ciência e da ecologia (Smith, 1992). A ecologia funcional responde às questões: como é que funcionam as populações, as comunidades e os ecossistemas? Aqui é estudado, por exemplo, como funciona uma floresta tropical (o fluxo de enercia e ciclo de nutrientes; como as ISCED Disciplina: Ecologia 30 populações que constituem as comunidades desses ecossistemas respondem às mudanças climáticas ou à acção de pertubações diversas como as queimadas, cheias, ciclones, invasão de pragas, de entre outros numerosos factores. O estudo da função (ecologia funcional)nenvolve a experimentação, que pode ser feita no ccampo como no laboratório (Smith, 1992). Falámos, na secção anterior, que as experiências no laboratório ou no campo envolvem algumas formas de manipiulação (desenhos experimentais) para testar hipóteses e analisámos alguns aspectos básicos que devem ser observados para a realização de uma experimentação. Os cientistas distinguem duas classes de explicações: a explicação imediata e a explicação final. Com base na explicação imediata passa- se a conhecer a causa imediata do fenómeno observado. É com base na explicação imediata que respondemos às questões do tipo ―como?‖; por exemplo, ―como funciona um detrrminado fenómeno?‖ Estudos enquadrados na ecologia funcional. A explicação final, por sua vez, responde às questões do tipo ―porquê?‖ e para o efeito é utilizado o conceito da evoluç~ao ( Begon et al, 1996; Smith, 1992; Krohne, 2001). Krohne (2001) apresenta uma abordagem mais abragente ao afirmar que ―as nossas explicações ecológicas actuais sobre a natureza estão previstas no conceito de evolução‖ Begon et al (1996) dão exemplo do que hoje se observa sobre a distribuição e abundância das espécies de aves e que a seguir apresentamos. A explicação imediata para esta observação pode ser dada na base de factores ambientais diversos como a distribuição dos alimentos, os parasitas e predadores que atacam as aves. Muitas espécies de aves tornam-se abundantes num dado local numa dada época porque ISCED Disciplina: Ecologia 31 abundam os insectos ou sementes que servem de alimento para eles. A abundância de uma espécie de ave acompanha a da disponibilidade de fonte alimentar. Esta seria uma possível explicação imediata. Contudo, poderíamos também perguntar como é que a mesma espécie de ave parece estar ―sujeita‖ a peramnecer sempre nos mesmos lugares onde ela se encontra? Porque é que um leão ou um leopardo adopta o mesmo padrão comportamental quando pretende caçar a presa? Estas questões são explicads com base na evolução. Neste caso concreto, encontramos a explicação final da presente distribuição e abundância de uma espécie de ave nas experiências ecológicas dos seus ancestrais (Begon et al, 1996). Autores referem ainda que em ecologia existem muitos problemas que requerem um explicação final e consideram os problemas que exigem uma explicação final tão importante quanto são as questões relacionadas com o controlo de pragas ou com a preservação de espécies raras. Muitas vezes, os ecologistas tentam fazer previsões do que vai acontecer a um organismo,uma população ou uma comunidade, um ecossistema, sob determinadas circunstâncias e com base nessas previsões tentamos explorar e fazer o controlo dessas populações, comunidades e ecossistemas. Por exemplo, procura-se minimizar o efeito da eclosão de uma praga de gafanhotos, fazendo a previsão de quando é que é mais provável que essa praga ocorra; tentamso proteger as culturas, fazendo a previsão sobre quando é que as condições sã favoráveis para o desenvolvimento duma cultura e desfavoráveis para os inimigos dessa cultura; tentamos proteger uma espécie rara fazendo uma previsão da política de conservação que nos vai permitir realizar essa protecção (Begon et al, 1996). Para facilitar a explicação de fenómenos naturais ou previsões, muitas vezes os ecologistas desenvolvem modelos. Modelos são abstracções ou simulações de fenómenos naturais que possibilitam a visualização mais claar de fenómenos que ocorrem ISCED Disciplina: Ecologia 32 ou a previsão de novos fenómenos. Modelos podem ser fórmulas matemáticas, por exemplo, as fórmulas matemáticas existentes sobre crescimento populacional e que podem ser traduzidos em gráficos (Smith, 1991). É através de modelos matemáticos que os ecologistas foram capazes de esclarecer o crescimento populacional e sobre previs~oes do aquecimento global do planeta Terra e elucidar sobre as consequências desse fenómeno que hoje se traduz nos desastres naturais que se observam. UNIDADE Temática 1.4. Aplicação da ecologia Aplicação da ecologia A ecologia pode ser aplicada na ciência ambiental, a qual envolve os estudos da acção humana sobre a natureza. O homem exerce modificações sobre a natureza, sendo uma delas a poluíção. Os estudos sobre os efeitos do aquecimento global, da poluíção dos rios, dos derrames de petróleo nos mares e oceanos, são alguns dos exemplos de estudo de investigação ambiental que aplicam a ecologia. Para além da ecologia, na ciência ambiental intervêm várias outras ciências como a Química, a Geologia, a Sociologia e a Economia (Krohne, 2001; Smith, 1992). As ciências de gestão de recursos aplicam conceitos de ecologia para gerir de forma sustentável os recursos como populações animais e populações vegetais, de entre outros recursos. A título de exemplo, através da ciência da gestão da vida da fauna bravia é realizado o meneio dos animais selvagens nas reservas naturais e outros habitats,controlando os mecanismos que possam favorecer o desenvolvimento e a manutenção dessas populações animais de modo a providenciarem benefícios recreacionais, culturais ou económicos. A gestão de animais selvagens implica ISCED Disciplina: Ecologia 33 também a necessidade de conhecimentos de gestão de áreas de pasto, de reprodução e refúgio desses animais, de modo a garantir que essas áreas sejam capazes de sustentar a vida das populações animais (Yarrow, 2009). As florestas têm muitas funções. Fornecem a madeira que pode ser utilizada para o fabrico de vários objectos ou como combustível, fornecem os frutos, taninos, látex e outros produtos; fornecem animais que lá civem que podem ser caçados pelo Homem; protegem o solo, prevenindo a erosão; fornecem o espaço para a recreação e lazer; alternam a apar^encia da paisagem (Newman, 1993). A gestão de florestas constitui o conjunto de métodos que permitem explorar e utilizar de forma sustentável os benefícios directos e indirectos proporcionados pelas florestas. Similarmente, os conceitos da ecologia são aplicados na ciência da gestão dos recursos pesqueiros, a qual regula a actividade pesqueira de um país. A biologia da conservação é uma área que também aplica a ecologia, realizando a conservação e a promoção da biodiversidade. Uma grande pressão é exercida pela população humana para a conversão de áreas naturais, para acomodar as actividades como a agricultura, pastagens e exploração florestal. Estas actividades ameaçam e continuarão a ameaçar durante muito tempo a vida das espécies selvagens. Por isso, aumentam cada vez mais os desafios dos ecologistas para o aconselhamento na tomada de decisões sobre que áreas a preservar, que áreas naturais devem ser sacrificadas e como minimizar os prejuízos da perda da biodiversidade. A conservação deve ser feita sempre em prol da conservação da biodiversidade (Newman, 1993). Na área da agricultura, os conceitos de ecologia são aplicados, por exemplo, no controlo biológico ou biocontyrolo também conhecido por luta biológica. O controlo biológico é o conjunto de métodos que visam reduzir as populações de pragas utilizando inimigos naturais dessas pragas, implicando a intervenção do Homem. É necessário notar que as pragas podem ser eliminadas pela acção de organismos que ocorrem ISCED Disciplina: Ecologia 34 naturalmente e pelos factores ambientais, sem que seja necessária a intervenção do Homem; este tipo de controlo é designado por controlo natural (Shelton, 2010). No controlo biológico aplica-se, muitas vezes, o conceito da predação que é uma interação biológica em que um organismo (predador) consome outro organismo (presa). O emprego de predadores constitui o primeiro sucesso na luta biológica. Existem muitos exemplos deste sucesso sendo um deles, o da utilização de besouro (coleóptero) cujo nome científico Rodalia cardinalis e que é vulgarmente conhecido por ―joaninha‖. Este besoro é originário da Austrália e é actualmente cultivado em várias partes do mundo para ser utilizado no controlo e desenvolvimento da cochonolha da laranjeira (Icerya puchasi). A cochonilha foi introduzida acidentalmente em vários países e contibuiu para a eliminação de plantações de laranjeiras e de limoeiros, de entre outras plantações (dajoz, 1983) Note que a cochonilha é um insecto que ataca também a planta da mandioca. Para que os inimigos naturais sejam eficazes no controlo biológico é necessário que as populações do inimigo cresçam rapidamente quando o hospedeiro está dispnível. O inimigo natural deve reunir alguns requisitos para que seja efectivo no controlo biológico: Ocorrer ao mesmo tempo que ocorre o hospedeiro; Ser fectivo na procura do seu hospedeiro; e Ser específico Nenhum inimigo natural consegue reunir todos os atributos no seu conjunto. Contudo, é necessário que reúna a maior parte deles, para que seja capaz de controlar a população da praga. As aranhas são geralmente predadoras, no entanto, elas procuram várias espécies como alimento, por isso não reúnem o critério desejado (Shelton, 2010). Podemos indicar também a ciência de restauração ecológica como sendo uma área científica que parte de princípios e conceitos de ISCED Disciplina: Ecologia 35 ecologia já estabelecidos. A restauração ecológica é uma actividade intencional que inicia ou acelera a recuperação de um ecossistema, no que respeita a sua saúde, integridade e sustentabilidade (Young et al, 2005). A prática da restauração ecológica lida, por exemplo, com aspectos relacionados com a recuperação de solos, controlo da erosão, o reflorestamento de áreas degradadas, melhoramento de habitats, recuperação de zonas contaminadas ou degradads, durante a exploração mineira e a recuperação de áreas de pastagem (James, 2010). EXERCÍCIOS DO TEMA I 1. Busque na literatura outra definição de ecologia diferente das apresentadas neste manual e faça uma análise crítica damesma, comparando-a com uma das definições apresentadas neste capítulo? 2. Pesquise na literatura e descreva 4 áreas de aplicação da ecologia que sejam diferentes das que estão apresentadas neste manual? 3. Indique duas áreas científicas que contribuiram para o para o desenvolvimento da ecologia? 4. Explique a importancia de ecologia? 5. Quais são os niveis de organização biológica que conheces? 6. Indique os principais ramos de estudo da ecologia? TEMA – II: ECOSSISTEMA UNIDADE Temática 2.1. Conceitos e classificação dos ecossistemas naturais (Mundiais e de Moçambique). UNIDADE Temática 2.2. Ecossistemas Artificiais. ISCED Disciplina: Ecologia 36 UNIDADE Temática 3.3. Ecossistemas degradados. UNIDADE Temática 2.1. Conceitos e classificação dos ecossistemas naturais (Mundiais e de Moçambique) Ecossistema Um ecossistema é uma sistema ecológico processador de energia que inclui a comunidade e o seu ambiente fisico. As populações de organismos do sistema (plantas, animais e outros organismos) são os objectos através dos quais o sistema funciona. As entradas para dentro do ecossistema (inputs) são abióticas e bióticas. Os inputs abióticos são energia e a matéria inorgânica. A energia influencia a temperatura e a humidade. A matéria inorgânica é constituida pelos nutrientes que influenciam o crescimento e a reprodução. Os inputs bióticos incluem outros organismos que entram para o ecossistema bem como as influências exercidas por outros ecossistemas (Smith, 1992). Ainda segundo Smith (1992), é muito importante reter que nenhum ecossistema se encontra isolado de outros ecossistemas. Um ecossistema é influenciado por outros ecossistemas, como sistemas abertos, as saidas de um ecossistemas podem ser as entradas de outro vice versa. Quando se estuda um ecossistema é preciso estabeler os limites do ecossistema em estudo, em ecossistema terrestre, aquático, entre outros. É dificil estabelecer as fronteiras exactas entre os ecossistemas e pode- se afirmar que não existem limites no que respeita a dimensão de um ecossistema, sendo que o investigador pode estabelecer as dimensões de um ecossistema de acordo com o seu interesse de estudo. Assim, os ecossistemas podem variar desde, por exemplo um vaso contendo solo e plantas, um jardim, uma machamba até as formas mais amplas como as florestas e savanas; os ecossistemas podem ser sistemas naturais ou sistemas criados pela acção humana. ISCED Disciplina: Ecologia 37 Tipos de Ecossistemas Os ecossistemas segundo a sua origem podem ser classificados em dois tipos, ecossistemas naturais e ecossistemas artificiais e podem ser terrestres ou aquáticos. Ecossistemas Naturais São aqueles que existem na natureza, resultantes de factores geológicos e biológicos sem nenhuma intervenção do homem. Tipos de Ecossistemas naturais Biomas Segundo O’ Hare(1988), biomas são definidos como sendo ecossistemas globais, caracterizados em função da vegetação predominate. Assim definidos, os biomas, mostram uma relação estreita entre: ( i) o solo e o clima ( factores abióticos) e ( ii) a vegetação e os organismos adaptados a ela ( factores bióticos). Vários ecologistas classificam os biomas de várias maneiras, por exemplo Whittaker (1975, Apud Morin, 1999) designou 36 biomas diferentes. Neste capítulo, apresenta-se uma classificação simplificada, com base em alguns autores como UCMP (2007), Krohne (2001) e O’Hare (1988). Assim, podemos destinguir no nosso planeta os seguintes biomas naturais principais: a tundra a floresta de folhagem decidua ou caduca, os graminais, os desertos, os biomas de água doce e os biomas marinhos. Tundra ISCED Disciplina: Ecologia 38 Segundo UCMP (2007) e Krohne ( 2001), o termo tundra provém da palavra finlandesa, tunturi que significa " planície sem árvores". A tundura ocorre a partir do limite norte da linha de árvores, na região sul da massa de gelo do oceano Árctico, estendendo-se até as zonas montanhosas da América do Norte, Europa e Sibéria,. Compreende enormes planícies sem árvores, cercadas de lagos e charcos. A tundura é o bioma que ocorre em regiões de clima mais frio, com temperaturas que chegam a atingir 40 o C negativos durante o inverno escuro que dura cerca de seis meses; a precipitação annual total é escassa ( 150 a 250 mm), chegando a ser inferior do que a da maioria dos desertos quentes. O solo superficial, até mais ou menos 5 centímetros descongela durante o verão, mas o sbsolo é permanantemente congelado ( permafrost); o permafrost pode atingir uma profundidade de 400 a 600 metros (Krohne, 2001; UCMP, 2007). Devido ás caracteristicas do solo, a vegetação é geralmente rasteira de crescimento lento, algumas espécies que mal se desenvolvem na tundura, crescem melhor naslatitudes mais baixas. A vegetação varia conforme as características de região. Em algumas regiões abundam arbustos anões, musgos e líquenes (Krohne, 2001). As plantas da tundura reproduzem-se vegetativamente, por meio de rizomas, bolbos, ou tubérculos que são órgãos que resistem ao frio, que podem permanecer no estado latent durante o inverno e produzir rebento no verão, as plantas da tundura estão também adaptadas á seca, uma vez que a água se encontra congelada e a chuva é escassa (Krohne, 2001; UCMP, 2007). A fauna adaptada á tundura é contituída por roedores e outros animais escavadores( vivem por baixo da neve); de entre outros ani,ais, encontram-se também as renas, as lebre-árcticas, as raposas, os esquilos as dononhas e várias espécies de aves ( UCMP 2007). ISCED Disciplina: Ecologia 39 Florestas de coníferas As florestas de coníferas ocorre no hemisfério norte, entre a tundura ( a norte) e a floresta decidua ( a sul). Encontra-se distribuída pela América do Norte , Europa e a Ásia. O bioma compreende a taiga, a floresta boreal, as florestas de coníferas das zonas montanhosas e as florestas de coníferas das regiões conteiras. As coníferas constituem um grupo de plantas a que pertencem, por exemplo, os pinheiros e são assim designadas pelo facto de apresentarem frutos de forma de cones ( pinhas). As florestas de coníferas constituem uma vegetação sempre verde ( conservam-se verdes durante todo ano). As folhas são geralmente pequenas e finas, modificadas n forma de agulhas ( redução da área foliar) e cobertas por uma cutícula de cera, que as permite resistir ao frio e á seca fisiológica; as conífera chegam a suportar temperaturas negativas extremas, inferiors a -30 o C. Várias espécies de coníferas possuem seiva oleosa, chamada resina, que não é agradável para muitos insectos que evitam consumer estas plantas. A resina atrasa a decomposição das folhas, quando came no chão florestal, por isso, o chão florestal, neste bioma, apresenta uma boa espessura de manta morta. A resina das coníferas são inflamáveis, daí resulta a alta susceptibilidade deste bioma ao fogo. A precipitação media anula na floresta de coníferas varia de 300 a 900 mm e algumas florestas recebem até2,000mm( a quantidade de precipitação depende da localização da floresta).nas florestas borealis os invernos são longos, frios secos, enquanto os verões são curtos e moderadamene quentes. Nas latitudes mais baixas , a precipitação é bem distribuída ao longo do ano. A taiga ocorre imediatamente
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