Ecologia e os Componentes Estruturais de um Ecossistema
Ecologia
A palavra ecologia foi empregada pela primeira vez pelo biólogo alemão E. Haeckel em 1866 em sua obra Generelle Morphologie der Organismen . Ecologia vem de duas palavras gregas : Oikós que quer dizer casa , e logos que significa estudo .Ecologia significa , literalmente a Ciência do Habitat . É a ciência que estuda as condições de existência dos seres vivos e as interações , de qualquer natureza , existentes entre esses seres vivos e seu meio .
Os componentes estruturais de um ecossistema
Os ecossistemas são constituídos, essencialmente, por três componentes:
Abióticos - que em conjunto constituem o biótopo : ambiente físico e fatores químicos e físicos . A radiação solar é um dos principais fatores físicos dos ecossistemas terrestres pois é através dela que as plantas realizam fotossíntese , liberando oxigênio para a atmosfera e transformando a energia luminoso em química .
Bióticos - representados pelos seres vivos que compõem a comunidade biótica ou biocenoses . compreendendo os organismos heterótrofos dependentes da matéria orgânica e os autotróficos responsáveis pela produção primária, ou seja, a fixação do CO2.
Energia – caracterizada pela força motriz que aporta nos diversos ambientes e garante as condições necessárias para a produção primária em um ambiente, ou seja, a produção de biomassa a partir de componentes inorgânicos.
Todos os animais são consumidores. Os animais que se alimentam de produtores são chamados consumidores primários . Os herbívoros , animais que se alimentam de plantas , são , portanto , consumidores primários . Os animais que se alimentam de herbívoros são consumidores secundários , os que se alimentam dos consumidores secundários são consumidores terciários e assim por diante ; Decompositores , Organismos heterótrofos que degradam a matéria orgânica contida em produtores e em consumidores , utilizando alguns produtos da decomposição como o alimento e liberando para o meio ambiente minerais e outras substâncias , que podem ser novamente utilizados pelos produtores.
Histórico
A ecologia não tem um início muito bem delineado. Encontra seus primeiros antecedentes na história natural dos gregos, particularmente em um discípulo de Aristóteles, Teofrasto, que foi o primeiro a descrever as relações dos organismos entre si e com o meio. As bases posteriores para a ecologia moderna foram lançadas nos primeiros trabalhos dos fisiologistas sobre plantas e animais. O aumento do interesse pela dinâmica das populações recebeu impulso especial no início do século XIX e depois que Thomas Malthus chamou atenção para o conflito entre as populações em expansão e a capacidade da Terra de fornecer alimento. Raymond Pearl (1920), A. J. Lotka (1925), e Vito Volterra (1926) desenvolveram as bases matemáticas para o estudo das populações, o que levou a experiências sobre a interação de predadores e presas, as relações competitivas entre espécies e o controle populacional. O estudo da influência do comportamento sobre as populações foi incentivado pelo reconhecimento, em 1920, da territorialidade dos pássaros. Os conceitos de comportamento instintivo e agressivo foram lançados por Konrad Lorenz e Nikolaas Tinbergen, enquanto V. C. Wynne-Edwards estudava o papel do comportamento social no controle das populações. No início e em meados do século XX, dois grupos de botânicos, um na Europa e outro nos Estados Unidos, estudaram comunidades vegetais de dois diferentes pontos de vista. Os botânicos europeus se preocuparam em estudar a composição, a estrutura e a distribuição das comunidades vegetais, enquanto os americanos estudaram o desenvolvimento dessas comunidades, ou sua sucessão. As ecologias animal e vegetal se desenvolveram separadamente até que os biólogos americanos deram ênfase à inter-relação de comunidades vegetais e animais como um todo biótico. Alguns ecologistas se detiveram na dinâmica das comunidades e populações, enquanto outros se preocuparam com as reservas de energia. Em 1920, o biólogo alemão August Thienemann introduziu o conceito de níveis tróficos, ou de alimentação, pelos quais a energia dos alimentos é transferida, por uma série de organismos, das plantas verdes (produtoras) aos vários níveis de animais (consumidores). Em 1927, C. S. Elton, ecologista inglês especializado em animais, avançou nessa abordagem com o conceito de nichos ecológicos e pirâmides de números. Dois biólogos americanos, E. Birge e C. Juday, na década de 1930, ao medir a reserva energética de lagos, desenvolveram a idéia da produção primária, isto é, a proporção na qual a energia é gerada, ou fixada, pela fotossíntese. A ecologia moderna atingiu a maioridade em 1942 com o desenvolvimento, pelo americano R. L. Lindeman, do conceito trófico-dinâmico de ecologia, que detalha o fluxo da energia através do ecossistema. Esses estudos quantitativos foram aprofundados pelos americanos Eugene e Howard Odum. Um trabalho semelhante sobre o ciclo dos nutrientes foi realizado pelo australiano J. D. Ovington. O estudo do fluxo de energia e do ciclo de nutrientes foi estimulado pelo desenvolvimento de novas técnicas -- radioisótopos, microcalorimetria, computação e matemática aplicada -- que permitiram aos ecologistas rotular, rastrear e medir o movimento de nutrientes e energias específicas através dos ecossistemas. Esses métodos modernos deram início a um novo estágio no desenvolvimento dessa ciência - a ecologia dos sistemas, que estuda a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas.
Conceito unificador
Até o fim do século XX, faltava à ecologia uma base conceitual. A ecologia moderna, porém, passou a se concentrar no conceito de ecossistema, uma unidade funcional composta de organismos integrados, e em todos os aspectos do meio ambiente em qualquer área específica. Envolve tanto os componentes sem vida (abióticos) quanto os vivos (bióticos) através dos quais ocorrem o ciclo dos nutrientes e os fluxos de energia. Para realizá-los, os ecossistemas precisam conter algumas inter-relações estruturadas entre solo, água e nutrientes, de um lado, e entre produtores, consumidores e decomponentes, de outro. Os ecossistemas funcionam graças à manutenção do fluxo de energia e do ciclo de materiais, desdobrado numa série de processos e relações energéticas, chamada cadeia alimentar, que agrupa os membros de uma comunidade natural. Existem cadeias alimentares em todos os habitats, por menores que sejam esses conjuntos específicos de condições físicas que cercam um grupo de espécies. As cadeias alimentares costumam ser complexas, e várias cadeias se entrecruzam de diversas maneiras, formando uma teia alimentar que reproduz o equilíbrio natural entre plantas, herbívoros e carnívoros. Os ecossistemas tendem à maturidade, ou estabilidade, e ao atingi-la passam de um estado menos complexo para um mais complexo. Essa mudança direcional é chamada sucessão. Sempre que um ecossistema é utilizado, e que a exploração se mantém, sua maturidade é adiada. A principal unidade funcional de um ecossistema é sua população. Ela ocupa um certo nicho funcional, relacionado a seu papel no fluxo de energia e ciclo de nutrientes. Tanto o meio ambiente quanto a quantidade de energia fixada em qualquer ecossistema são limitados. Quando uma população atinge os limites impostos pelo ecossistema, seus números precisam estabilizar-se e, caso isso não ocorra, devem declinar em conseqüência de doença, fome, competição, baixa reprodução e outras reações comportamentais e psicológicas. Mudanças e flutuações no meio ambiente representam uma pressão seletiva sobre a população, que deve se ajustar. O ecossistema tem aspectos históricos: o presente está relacionado com o passado, e o futuro com o presente. Assim, o ecossistema é o conceito que unifica a ecologia vegetal e animal, a dinâmica, o comportamento e a evolução das populações.
Áreas de estudo
A ecologia é uma ciência multidisciplinar, que envolve biologia vegetal e animal, taxonomia, fisiologia, genética, comportamento, meteorologia, pedologia, geologia, sociologia, antropologia, física, química, matemática e eletrônica. Quase sempre se torna difícil delinear a fronteira entre a ecologia e qualquer dessas ciências, pois todas têm influência sobre ela. A mesma situação existe dentro da própria ecologia. Na compreensão das interações entre o organismo e o meio ambiente ou entre organismos, é quase sempre difícil separar comportamento de dinâmica populacional, comportamento de fisiologia, adaptação de evolução e genética, e ecologia animal de ecologia vegetal. A ecologia se desenvolveu ao longo de duas vertentes: o estudo das plantas e o estudo dos animais. A ecologia vegetal aborda as relações das plantas entre si e com seu meio ambiente. A abordagem é altamente descritiva da composição vegetal e florística de uma área e normalmente ignora a influência dos animais sobre as plantas. A ecologia animal envolve o estudo da dinâmica, distribuição e comportamento das populações, e das inter-relações de animais com seu meio ambiente. Como os animais dependem das plantas para sua alimentação e abrigo, a ecologia animal não pode ser totalmente compreendida sem um conhecimento considerável de ecologia vegetal. Isso é verdade especialmente nas áreas aplicadas da ecologia, como manejo da vida selvagem. A ecologia vegetal e a animal podem ser vistas como o estudo das inter-relações de um organismo individual com seu ambiente (auto- ecologia), ou como o estudo de comunidades de organismos (sinecologia). A auto-ecologia, ou estudo clássico da ecologia, é experimental e indutiva. Por estar normalmente interessada no relacionamento de um organismo com uma ou mais variáveis, é facilmente quantificável e útil nas pesquisas de campo e de laboratório. Algumas de suas técnicas são tomadas de empréstimo da química, da física e da fisiologia. A auto-ecologia contribuiu com pelo menos dois importantes conceitos: a constância da interação entre um organismo e seu ambiente, e a adaptabilidade genética de populações às condições ambientais do local onde vivem. A sinecologia é filosófica e dedutiva. Largamente descritiva, não é facilmente quantificável e contém uma terminologia muito vasta. Apenas recentemente, com o advento da era eletrônica e atômica, a sinecologia desenvolveu os instrumentos para estudar sistemas complexos e dar início a sua fase experimental. Os conceitos importantes desenvolvidos pela sinecologia são aqueles ligados ao ciclo de nutrientes, reservas energéticas, e desenvolvimento dos ecossistemas. A sinecologia tem ligações estreitas com a pedologia, a geologia, a meteorologia e a antropologia cultural. A sinecologia pode ser subdividida de acordo com os tipos de ambiente, como terrestre ou aquático. A ecologia terrestre, que contém subdivisões para o estudo de florestas e desertos, por exemplo, abrange aspectos dos ecossistemas terrestres como microclimas, química dos solos, fauna dos solos, ciclos hidrológicos, ecogenética e produtividade. Os ecossistemas terrestres são mais influenciados por organismos e sujeitos a flutuações ambientais muito mais amplas do que os ecossistemas aquáticos. Esses últimos são mais afetados pelas condições da água e possuem resistência a variáveis ambientais como temperatura. Por ser o ambiente físico tão importante no controle dos ecossistemas aquáticos, dá-se muita atenção às características físicas do ecossistema como as correntes e a composição química da água. Por convenção, a ecologia aquática, denominada limnologia, limita- se à ecologia de cursos d'água, que estuda a vida em águas correntes, e à ecologia dos lagos, que se detém sobre a vida em águas relativamente estáveis. A vida em mar aberto e estuários é objeto da ecologia marinha. Outras abordagens ecológicas se concentram em áreas especializadas. O estudo da distribuição geográfica das plantas e animais denomina-se geografia ecológica animal e vegetal. Crescimento populacional, mortalidade, natalidade, competição e relação predador-presa são abordados na ecologia populacional. O estudo da genética e a ecologia das raças locais e espécies distintas é a ecologia genética. As reações comportamentais dos animais a seu ambiente, e as interações sociais que afetam a dinâmica das populações são estudadas pela ecologia comportamental. As investigações de interações entre o meio ambiente físico e o organismo se incluem na ecoclimatologia e na ecologia fisiológica. A parte da ecologia que analisa e estuda a estrutura e a função dos ecossistemas pelo uso da matemática aplicada, modelos matemáticos e análise de sistemas é a ecologia dos sistemas. A análise de dados e resultados, feita pela ecologia dos sistemas, incentivou o rápido desenvolvimento da ecologia aplicada, que se ocupa da aplicação de princípios ecológicos ao manejo dos recursos naturais, produção agrícola, e problemas de poluição ambiental.
POPULAÇÃO - é o conjunto de indivíduos de mesma espécie que vivem numa mesma área e num determinado período. Ex.: população de ratos em um bueiro, em um determinado dia; população de bactérias causando amigdalite por 10 dias, 10 mil pessoas vivendo numa cidade em 1996, etc.
COMUNIDADE OU BIOCENOSE - é o conjunto de populações de diversas espécies que habita uma mesma região num determinado período. Ex.: seres de uma floresta, de um rio, de um lago de um brejo, dos campos, dos oceanos, etc.
ECOSSISTEMA OU SISTEMA ECOLÓGICO - é o conjunto formado pelo meio ambiente físico ou seja, o BIÓTOPO (formado por fatores abióticos - sem vida - como: solo, água, ar) mais a comunidade (formada por componentes bióticos - seres vivos) que com o meio se relaciona.
HABITAT - é o lugar específico onde uma espécie pode ser encontrada, isto é, o seu "ENDEREÇO" dentro do ecossistema. Exemplo: Uma planta pode ser o habitat de um inseto, o leão pode ser encontrado nas savanas africanas, etc.
NICHO ECOLÓGICO - é o papel que o organismo desempenha no ecossistema, isto é, a "PROFISSÃO" do organismo no ecossistema. 0 nicho informa às custas de que se alimenta, a quem serve de alimento, como se reproduz, etc. Exemplo: a fêmea do Anopheles (transmite malária) é um inseto hematófago (se alimenta de sangue), o leão atua como predador devorando grandes herbívoros, como zebras e antílopes.
ECÓTONO - é a região de transição entre duas comunidades ou entre dois ecossistemas. Na área de transição (ecótono) vamos encontrar grande número de espécies e, por conseguinte, grande número de nichos ecológicos.
BIOTÓPO - Área física na qual os biótipos adaptados a ela e as condições ambientais se apresentam praticamente uniformes.
BIOSFERA - Toda vida, seja ela animal ou vegetal, ocorre numa faixa denominada biosfera, que inclui a superfície da Terra, os rios, os lagos, mares e oceanos e parte da atmosfera. E a vida é só possível nessa faixa porque aí se encontram os gases necessários para as espécies terrestre e aquáticas: oxigênio e nitrogênio.
Distinguimos em ecologia três grandes subdivisões: a auto-ecologia, a dinâmica das populações e a sinecologia. Estas distinções são um pouco arbitrárias mas têm a vantagem de ser cômodas para uma exposição introdutória.
- A auto-ecologia (Schroter, 1896) estuda as relações de uma única espécie com seu meio. Define essencialmente os limites de tolerância e as preferências das espécies em face dos diversos fatores ecológicos e examina a ação do meio sobre a morfologia, a fisiologia e o comportamento. Desprezam-se as interações dessa espécie com as outras, mas freqüentemente ganha-se na precisão das informações. Assim definida, a auto-ecologia tem evidentemente correlacionamentos com a fisiologia e a morfologia. Mas tem também seus próprios problemas. Por exemplo, a determinação das preferências térmicas de uma espécie permitirá explicar (ao menos em parte) sua localização nos diversos meios, sua repartição geográfica, abundância e atividade.
- A dinâmica das populações (ou Demòkologie dos autores alemães, Schwertfeger, 1963) descreve as variações da abundância das diversas espécies e procura as causas dessas variações.
- A sinecologia (Schroter, 1902) analisa as relações entre os indivíduos pertencentes às diversas espécies de um grupo e seu meio. O termo biocenótica (Gams, 1918) é praticamente um sinônimo. O estudo sinecológico pode adotar dois pontos de vista:
1. O ponto de vista estático (sinecologia descritiva), que consiste em descrever os grupos de organismos existentes em um meio determinado. Obtém-se assim conhecimentos precisos sobre a composição especifica dos grupos, a abundância, freqüência, constância e distribuição espacial das espécies constitutivas.
2. O ponto de vista dinâmico (sinecologia funcional), com dois aspectos. Porte-se descrever a evolução dos grupos e examinar as influências que os fazem suceder-se em um lugar determinado. Pode-se também estudar os transportes de matéria e de energia entre os diversos constituintes de um ecossistema, o que conduz às noções de cadeia alimentar, de pirâmides dos números, das biomassas e das energias, de produtividade e de rendimento. Esta última parte constitui o que se chama a sinecologia quantitativa.
Outras subdivisões da ecologia levam em consideração a natureza do meio e correspondem aos três grandes conjuntos da biosfera: a ecologia marítima, a ecologia terrestre e a ecologia límnica. A natureza dos organismos e os métodos de estudo são geralmente muito diferentes nesses três meios, embora em muitos casos os princípios gerais sejam os mesmos. E' preciso abandonar a divisão antiga entre ecologia animal e ecologia vegetal, que separava arbitrariamente organismos que guardam entre si estreitas inter-relações. Se um pesquisador se limita ao estudo dos vegetais ou ao dos animais é unicamente por motivo da impossibilidade material que uma só pessoa tem de abordar os dois campos.
Glossário ecológico
ESPÉCIE - é o conjunto de indivíduos semelhantes (estruturalmente, funcionalmente e bioquimicamente) que se reproduzem naturalmente, originando descendentes férteis. Ex.: Homo sapiens,POPULAÇÃO - é o conjunto de indivíduos de mesma espécie que vivem numa mesma área e num determinado período. Ex.: população de ratos em um bueiro, em um determinado dia; população de bactérias causando amigdalite por 10 dias, 10 mil pessoas vivendo numa cidade em 1996, etc.
COMUNIDADE OU BIOCENOSE - é o conjunto de populações de diversas espécies que habita uma mesma região num determinado período. Ex.: seres de uma floresta, de um rio, de um lago de um brejo, dos campos, dos oceanos, etc.
ECOSSISTEMA OU SISTEMA ECOLÓGICO - é o conjunto formado pelo meio ambiente físico ou seja, o BIÓTOPO (formado por fatores abióticos - sem vida - como: solo, água, ar) mais a comunidade (formada por componentes bióticos - seres vivos) que com o meio se relaciona.
HABITAT - é o lugar específico onde uma espécie pode ser encontrada, isto é, o seu "ENDEREÇO" dentro do ecossistema. Exemplo: Uma planta pode ser o habitat de um inseto, o leão pode ser encontrado nas savanas africanas, etc.
NICHO ECOLÓGICO - é o papel que o organismo desempenha no ecossistema, isto é, a "PROFISSÃO" do organismo no ecossistema. 0 nicho informa às custas de que se alimenta, a quem serve de alimento, como se reproduz, etc. Exemplo: a fêmea do Anopheles (transmite malária) é um inseto hematófago (se alimenta de sangue), o leão atua como predador devorando grandes herbívoros, como zebras e antílopes.
ECÓTONO - é a região de transição entre duas comunidades ou entre dois ecossistemas. Na área de transição (ecótono) vamos encontrar grande número de espécies e, por conseguinte, grande número de nichos ecológicos.
BIOTÓPO - Área física na qual os biótipos adaptados a ela e as condições ambientais se apresentam praticamente uniformes.
BIOSFERA - Toda vida, seja ela animal ou vegetal, ocorre numa faixa denominada biosfera, que inclui a superfície da Terra, os rios, os lagos, mares e oceanos e parte da atmosfera. E a vida é só possível nessa faixa porque aí se encontram os gases necessários para as espécies terrestre e aquáticas: oxigênio e nitrogênio.
Distinguimos em ecologia três grandes subdivisões: a auto-ecologia, a dinâmica das populações e a sinecologia. Estas distinções são um pouco arbitrárias mas têm a vantagem de ser cômodas para uma exposição introdutória.
- A auto-ecologia (Schroter, 1896) estuda as relações de uma única espécie com seu meio. Define essencialmente os limites de tolerância e as preferências das espécies em face dos diversos fatores ecológicos e examina a ação do meio sobre a morfologia, a fisiologia e o comportamento. Desprezam-se as interações dessa espécie com as outras, mas freqüentemente ganha-se na precisão das informações. Assim definida, a auto-ecologia tem evidentemente correlacionamentos com a fisiologia e a morfologia. Mas tem também seus próprios problemas. Por exemplo, a determinação das preferências térmicas de uma espécie permitirá explicar (ao menos em parte) sua localização nos diversos meios, sua repartição geográfica, abundância e atividade.
- A dinâmica das populações (ou Demòkologie dos autores alemães, Schwertfeger, 1963) descreve as variações da abundância das diversas espécies e procura as causas dessas variações.
- A sinecologia (Schroter, 1902) analisa as relações entre os indivíduos pertencentes às diversas espécies de um grupo e seu meio. O termo biocenótica (Gams, 1918) é praticamente um sinônimo. O estudo sinecológico pode adotar dois pontos de vista:
1. O ponto de vista estático (sinecologia descritiva), que consiste em descrever os grupos de organismos existentes em um meio determinado. Obtém-se assim conhecimentos precisos sobre a composição especifica dos grupos, a abundância, freqüência, constância e distribuição espacial das espécies constitutivas.
2. O ponto de vista dinâmico (sinecologia funcional), com dois aspectos. Porte-se descrever a evolução dos grupos e examinar as influências que os fazem suceder-se em um lugar determinado. Pode-se também estudar os transportes de matéria e de energia entre os diversos constituintes de um ecossistema, o que conduz às noções de cadeia alimentar, de pirâmides dos números, das biomassas e das energias, de produtividade e de rendimento. Esta última parte constitui o que se chama a sinecologia quantitativa.
Outras subdivisões da ecologia levam em consideração a natureza do meio e correspondem aos três grandes conjuntos da biosfera: a ecologia marítima, a ecologia terrestre e a ecologia límnica. A natureza dos organismos e os métodos de estudo são geralmente muito diferentes nesses três meios, embora em muitos casos os princípios gerais sejam os mesmos. E' preciso abandonar a divisão antiga entre ecologia animal e ecologia vegetal, que separava arbitrariamente organismos que guardam entre si estreitas inter-relações. Se um pesquisador se limita ao estudo dos vegetais ou ao dos animais é unicamente por motivo da impossibilidade material que uma só pessoa tem de abordar os dois campos.
