1 Definições_

Prévia do material em texto

Ecologia de Ecossistemas
Prof. Cleber Palma Silva
Profa. Edélti Faria Albertoni
Prof. Leandro Bugoni
Profa. Fabiana Schneck
Objetivos
desenvolvimento 
da ciência 
ecologia
ciclos de matéria e 
fluxo de energia no 
ecossistema
Biogeografia e 
biomas
estudar os 
principais 
fatores naturais 
atuantes sobre 
os organismos.
campos de 
atuação e a 
importância do 
conhecimento 
ecológico. fundamentos da 
organização dos 
ecossistemas.
fundamentos da 
pesquisa 
ecológica
Causas e 
consequências da 
degradação dos 
ecossistemas 
naturais.
Organização da Disciplina
•Anual
•4 créditos
•2 aulas teóricas (sala 6102), 2 aulas práticas (TA e 
TB) (laboratório de Ecologia)
•4 professores
Avaliação:
4 avaliações bimestrais.
02/05 – 1ª avaliação teórica ; 09/05 – 1ª av. prática
11/07 – 2ª avaliação teórica; 04/07 – 2ª av. prática
19/09 – 3ª av. teórica
28/11 – 4ª av. teórica
METODOLOGIA e PROCEDIMENTOS:
-aulas expositivas
-Atividades práticas
-Seminários
-relatórios
-vídeos
AVALIAÇÃO:
- Verificação bimestral envolvendo todo o conteúdo teórico e 
- avaliação das atividades práticas.
-Avaliação dos exercícios pedidos em aula (total de até 1,0 ponto 
na nota do bimestre)
Em geral => ATIVIDADES PRÁTICAS 30% DA NOTA E 
PROVA TEÓRICA 70% DA NOTA DO BIMESTRE
Presenças => 75% => controle individual!!!
Provas => 2ª chamada => com atestado e via Comissão de 
Curso.
Material de auxílio as aulas => 
via plataforma Moodle, 
Chave de inscrição: EcoEcoCD
Link da disciplina:
http://www.moodle.sead.furg.br/course/view.php?id=4712
material na pasta da disciplina
(xerox CC, pasta 1043)
Cadastrar-se com email
Número de matrícula,
Chave da disciplina EcoEcoCD
Bibliografia 
Histórico, definições, características 
e importância da Ecologia no 
contexto atual.
A História da Ecologia
• O pensamento 
humano:
– Reflexo da 
conjuntura política, 
econômica, religiosa, 
e científica 
• A estrutura básica 
atual é a integração 
das contribuições de 
muitos “pensadores” 
durante muito 
tempo.
O início de tudo
• A relação do homem com 
a natureza é uma relação 
evolutiva.
 Toda espécie é fruto da 
seleção natural
 Como qualquer espécie “o 
homem”, para se manter 
tinha que suprir 
necessidades. 
• Relações com outros 
organismos e o meio
• Coleta de alimentos, 
Casa,
• Predadores, Presas, 
• Conhecimento empírico 
do ambiente
• Interesse prático
 Com o passar do tempo => aumento da 
intervenção sobre o meio => “domínio” 
dos bens naturais e aumento de sua 
própria população.
 Fogo, 
 agricultura, 
 domesticação animal
Primeiros Pensadores e a Natureza
 Primeiros filósofos =>
Harmonia da natureza
• número de indivíduos era
constante
• qualquer variação era
intervenção divina
• sem evolução e extinção
• natureza beneficia e
protege cada sp
 Aristóteles (4 séc. AC)
=> história dos animais
• Animais que ocupam os
mesmos espaços e utilizam os
mesmos recursos estão em
guerra
• Período medieval
 Pensamento da
harmonia da natureza
(aristotélico)
cristianizado
• Disposição dos
organismos pelo
soberano criador
• Renascimento
 Grandes navegações e
descoberta de novas terras
 observadores dos
fenômenos naturais
 Inicia exploração dos 
recursos recém 
descobertos (Pau-Brasil, 
etc
Século XIX
• decisivo na evolução
da biologia
moderna, teve como
pano de fundo:
1. Estudos de Evolução
e Genética
2. A nova classificação
e nomenclatura dos
organismos
(Linnaeus)
• Darwin, 1859
 Publica “Origem das
Espécies”, pensamento
evolutivo começa a tomar
forma, modificação da
biologia.
• Mendel, 1854;81
 herança genética, 
ensaio com ervilhas.
Definição da Ciência Ecologia
Haeckel, 1869 (Alemão)
Propõe o termo ecologia
Do grego oikos (casa), logos (estudo)
Elton, 1927 (Inglês)
Animal ecology
Cadeia alimentar e
dinâmica populacional
Relações tróficas como
mecanismos de regulação
2.4 Tansley, 1935 (Inglês)
Propõe o termo ecossistema
Interações do biótico e abiótico
2.6 Lindeman, 1942 (EUA Limnólogo)
Trabalhos clássicos sobre redes alimentares e ciclos
Estrutura e funcionamento de ecossistemas
Aula 1 –
Ricklefs, R. A Economia da Natureza (cap. 1 – Introdução) 
Cain, M. et al. Ecologia (cap. 1 – Introdução)
O que e como a Ecologia estuda?
Como delimitar o campo de estudos da Ecologia?
Precisamos investigar como está estruturada a natureza, e 
da forma como ela pode ser arranjada ou subdividida.
“Ciência pela qual estudamos como os organismos 
interagem entre si e com o mundo natural.”
Duas perguntas:
Interação entre si??
Interação com o 
mundo natural??
Os sistemas ecológicos podem ser tão 
pequenos quanto os organismos individuais 
ou tão grandes quanto a biosfera
•Como categorizar??
•Níveis hierárquicos de organização biológica. 
(natureza organizada em estruturas hierárquicas, 
em complexidade crescente)
•Por que??
•Cada nível com suas propriedades.
Como é possível e porque é necessário separar a 
natureza em níveis hierárquicos de organização?
Cada sistema é um todo em relação a suas partes,
uma parte em relação ao sistema todo,
portanto,
as partes e o todo não existem separadamente.
Organismo
População
Comunidade
Níveis 
hierárquicos
Biosfera
Ecossistema
Os ecólogos estudam a natureza de várias 
perspectivas diferentes
Abordagens que os ecólogos utilizam para estudar a 
natureza, e as interações nos estudos ecológicos.
Indivíduo: morfologia, fisiologia e o comportamento o 
capacitam para sobreviver em seu ambiente. => 
adaptações
População: variação no tempo e no espaço no número, na 
densidade e na composição dos indivíduos, o que inclui a 
razão sexual, a distribuição dos indivíduos entre 
diferentes classes etárias e a composição genética de uma 
população. Nascimentos, mortes, emigração e imigração.
Comunidade: interações entre spp, diversidade e 
abundância dos diferentes tipos de organismos
Qual o nível hierárquico une todos os ecossistemas da 
Terra? 
Biosfera: movimentos do ar e da água, correntes 
oceânicas, ventos, clima, 
As plantas, os animais e os 
microorganismos representam diferentes 
papéis nos sistemas ecológicos
Função dos diferentes grupos de organismos que compõe os 
sistemas ecológicos.
Archaebacteria
Eubacteria
Protistas
Algas verdes
Plantas verdes
Fungos
Animais
....relações de cooperação.... 
Nódulos de Rhizobium
O habitat de um indivíduo é o lugar onde ele 
vive.
Ênfase na estrutura e condições ambientais.
O nicho inclui o conjunto de condições que 
ele pode tolerar e as formas de vida que pode 
assumir => papel funcional.
Todos os sistemas e processos ecológicos 
têm escalas características de tempo e de 
espaço
Variação temporal ...... (dia/noite, sazonal, .....)
Variação espacial ........ (topografia, clima, solo, ....)
Fundamentos em Ecologia – Colin R. Townsend, Michael Begon e John L. Harper
Como o ambiente difere de um lugar para outro, as escalas
de medida de variação espacial para um animal pequeno 
como um inseto herbívoro e para um grande mamífero 
herbívoro, como um cavalo, são diferentes.
Condições extremas => menos frequentes, 
podem moldar ecossistemas
Variabilidade espacial => heterogeneidade 
espacial => chave para o entendimento da 
biodiversidade
“a heterogeneidade espacial contém a chave para muito da 
diversidade dos organismos vivos”
Os sistemas ecológicos são governados por 
princípios gerais físicos e biológicos
1- Sistemas ecológicos são entidades físicas => a vida se constrói sobre as
propriedades físicas e químicas da matéria (difusão do oxigênio, transmissão
de impulsos nervosos, resistência dos vasos ao fluxo dos fluidos, taxas de
reações químicas).
2- sistemas ecológicos existem em estados estacionários
dinâmicos => trocam matéria e energia com seu meio.
Para permanecerem sem alterações, deve haver um
balanço entreperdas e ganhos, para manter as
características constantes. => Ex: homeotermos,
perdem calor para o ambiente, e devem obtê-lo através
do metabolismo dos alimentos.
Estado estacionário se aplica a
todos os níveis hierárquicos:
Para organismos => alimento
e energia devem equilibrar sua
decomposição metabólica;
Para população => ganhos e
perdas são os nascimentos e as
mortes;
Comunidade => aumento de
diversidade quando novas
espécies entram, e diminuição
quando se tornam extintas;
Ecossistemas e biosfera =>
entrada da energia solar, perda
pela irradiação em forma de
calor.
3- a manutenção de sistemas vivos demanda gasto de 
energia.
Organismos vivos existem fora do equilíbrio com o meio 
exterior => o que é perdido para seu entorno deve ser 
reposto com gasto de energia 
 energia perdida como calor e movimento deve ser 
substituída pelo alimento metabolizado, que o organismo 
captura e assimila com um certo custo.
Energia é o preço para manter o sistema vivo em um 
estado estacionário dinâmico.
4- os sistemas ecológicos sofrem mudanças evolutivas através 
do tempo.
Os atributos dos organismos mudam ao longo do tempo => 
evolução.
Propriedades físicas e químicas da matéria são imutáveis => 
os sistemas vivos variam nas formas de utilização da matéria e 
energia, em formas tão diversas quanto todas as formas de 
organismos que existiram, existem hoje ou poderão evoluir no 
futuro.
Estruturas e funções dos organismos => produtos da mudança 
evolutiva em uma população em resposta as características do 
ambiente com as quais cada organismo deve se defrontar.
Ex: animais com predadores visuais => coloração críptica
Plantas de deserto => cutículas espessas e folhas cerosas.
Os ecólogos estudam o mundo natural 
através da observação e da experimentação
Quais os três aspectos da investigação científica 
para estudar o mundo natural?
1- observação e descrição;
2- desenvolvimento de hipóteses ou explicações;
3- teste destas hipóteses, frequentemente com experimentos.
O que são hipóteses?
Ideias sobre como um sistema funciona
(explicações).
Se correta, uma hipótese pode nos ajudar a
compreender a causa de um padrão observado.
Através da formulação de hipóteses, qual o próximo passo 
que se segue logicamente?
Testar a hipótese, através de previsões
Como realizar testes de hipóteses?
Testes com experimentos => manipulando
independentemente algumas variáveis para revelar
seus efeitos específicos.
Ex: ??
Testes de hipóteses geram novas informações que
frequentemente iniciam outras rodadas de formação
de novas hipóteses e testes.
Descobertas científicas são construídas umas sobre 
as outras, gerando a compreensão do funcionamento 
do mundo natural.
Os efeitos do desmatamento sobre a perda de água e 
nutrientes do solo
Figura 2-1, p. 31
Efeito do desmatamento sobre perda de 
água e solo de florestas
- Dois vales um florestado, outro 
desmatado
- com barragens no final para coleta de 
água
- Acompanhamento por 3 anos dos fluxos 
de água e nutrientes do solo
Fundamentos em Ecologia – Colin R. Townsend, Michael Begon e John L. Harper
Exemplo I: O coaxar do sapo
1-) Observação: O sapo macho canta em noites quentes
após uma chuva.
Como? Envolve detalhes de estímulo ambiental,
hormonal ,etc.
Por que? Envolve custos e benefícios, é mais 
ecológico e evolutivo.
Primeira Explicação:
O canto é um atrativo sexual, portanto cantando em outros 
períodos atrairia poucos acasalamentos (baixo benefício) e teriam 
risco de predação (alto custo).
Quais as Hipóteses e Previsões sobre este evento?
Hipótese:
1-) as fêmeas buscam os machos ativamente somente após as chuvas.
Previsão
Se a hipótese for verdadeira esperamos observar mais fêmeas
receptivas nas noites após as chuvas do que nas noites sem chuva.
Se futuras observações confirmarem esta previsão a hipótese
sai fortalecida, ao contrário sai enfraquecida ou até rejeitada.
Como testar esta hipótese?
Planejamento de coleta de dados.
Observação - Descritivo
Observar e contar número de sapos em noites com chuva e em
noites secas.
Tentar correlacionar com volume de precipitação, e
abundância de indivíduos, etc.
Experimentação (mais forte)
Testar se o sucesso do acasalamento é menor quando um
macho canta após tempo bom do que quando canta após a chuva.
Pode gravar o canto dos sapos machos numa fita,
reproduzí-lo em noites diferentes e acompanhar o número de
fêmeas que são atraídas.
Exemplo II- “O mundo é verde” 
Observação 1: grande número de insetos são herbívoros potenciais,
porém somente uma proporção de área foliar de uma floresta é
consumida durante a estação de crescimento.
Observação 2: Pássaros comem insetos.
Hipótese: A predação dos pássaros sobre os insetos herbívoros reduz
a quantidade de área foliar consumida.
Como testar?
Teste experimental: excluir os pássaros da folhagem através da
construção de viveiros.
Como Controlar?
Controle: Obter dados para árvores não excluídas por viveiros comparadas com
árvores experimentais para avaliar a variação espacial e temporal nas populações
de insetos ou pássaros.
Controles para efeitos experimentais: devido aos viveiros de exclusão poderem ter
outros efeitos na folhagem (sombreamento), incluir algumas árvores dentro de
viveiros incompletos que permitam aos pássaros ter acesso à folhagem.
Conclusão
Dados indicaram que sem pássaros o número de insetos aumentou 70% e a área
foliar ausente aumentou de 22 para 35%.
Novas perguntas: A diminuição de pássaros por fragmentação florestal pode estar
resultando em um aumento de dano as florestas por insetos herbívoros?
Qual o problema de escala que é encontrada para testar 
hipóteses?
Limitações pela duração dos processos, como alguns 
padrões que evoluíram durante longos períodos e com 
grandes sistemas, como populações inteiras ou grandes 
ecossistemas que inviabilizam uma manipulação prática.
Ex:?
Soluções alternativas para testes de hipóteses => 
experimentos com microcosmos.
Quais as características de experimentos em 
microcosmos?
•Tentam reproduzir os características essenciais do 
sistema num laboratório ou em montagem de campo 
simplificadas.
•Resultados podem ser generalizados para sistemas 
maiores.
Outra forma de entender e explicar fenômenos naturais =>
modelos matemáticos dos sistemas naturais.
Como esta abordagem auxilia na compreensão de fatos do mundo 
real? 
Representação do sistema como um conjunto de equações 
matemáticas.
descrevem as relações de cada um dos componentes e com as 
influências externas.
São testados pela comparação das previsões que eles fazem com o 
que é observado na realidade.
Um modelo matemático é uma hipótese, proporcionando 
uma explicação da estrutura observada e do 
funcionamento do sistema.
Taxa de aumento populacional:
N= número de indivíduos;
r= taxa exponencial de aumento na ausência de competição;
K= número de indivíduos que o ambiente pode suportar 
(capacidade de suporte)
(K-N)/K = competição interespecífica 
Os humanos são uma parte importante na 
biosfera
Porque a compreensão dos fenômenos da natureza está se tornando 
mais urgente?
A crescente população humana estressa a capacidade dos sistemas 
naturais de manter sua estrutura e funcionamento.
Todos os sistemas produzidos pelo homem (urbanos, agrícolas, áreas 
de pesca, parques...) também são sistemas ecológicos.
O bem estar da humanidade depende de manter o funcionamento de 
todos os sistemas, naturais ou artificiais.
Os impactos humanos no mundo natural 
têm se tornado crescentemente um foco da 
Ecologia
Quais os dois problemas de dimensões globais que foram causados 
pelo aumento acelerado da população humana?
Com o crescimento, aumenta a necessidade de energia e recursos e a produção 
de resíduos. Isto produziu dois grandes problemas globais:
1- impacto da atividade humana nos sistemas naturais, incluindo a interrupçãode processos ecológicos e a exterminação de espécies.
2- constante deterioração do próprio ambiente da espécie humana a medida que 
são pressionados os limites dos sistemas ecológicos que podem nos sustentar.
Compreensão dos sistemas ecológicos é um passo fundamental para lidar com 
estes problemas.
“Compreender a Ecologia não irá por si só resolver nossos 
problemas ambientais em todas as suas dimensões 
políticas, econômicas e sociais. Contudo, à medida que 
enfrentamos a necessidade de um manejo global dos 
sistemas naturais, o sucesso dependerá da nossa 
compreensão de sua estrutura e funcionamento – uma 
compreensão que depende do conhecimento dos princípios 
da Ecologia.”
Ricklefs, 2010