Ecologia
Ecologia é a especialidade da biologia que estuda o meio ambiente e os seres vivos que vivem nele, ou seja, é o estudo científico da distribuição e abundância dos seres vivos e das interações que determinam a sua distribuição. As interações podem ser entre seres vivos e/ou com o meio ambiente. A palavra "Ökologie" deriva da junção dos termos gregos "oikos", que significa casa, e "logos", que quer dizer "estudo". Foi criada pelo cientista alemão Ernest Haeckel, em 1866, para designar a ciência que estuda as relações entre seres vivos e meio ambiente. No percurso de pouco mais de um século a ecologia transformou-se de modesta disciplina ligada ao campo da biologia para uma variedade de subdisciplinas, que se articularam constantemente, até chegar à base da mais volumosa obra de epistemologia da complexidade, iniciada por Edgar Morin com "Le paradigme perdu: la nature humaine", de 1973. Em 1977 este mesmo autor iniciou uma série de 6 volumes sobre epistemologia, concluindo o sexto volume em 2005. Trata-se de uma obra que articula ciências da natureza e ciências sociais humanas com a filosofia.
O Início
A Ecologia tem uma complexa origem, em grande parte devido a sua natureza multidisciplinar. Os antigos filósofos da Grécia, incluindo Hipócrates e Aristóteles, foram os primeiros a registrar observações sobre história natural. No entanto, os filósofos da Grécia Antiga consideravam a vida como um elemento estático, não existindo a noção de adaptação. Tópicos mais familiares do contexto moderno, incluindo cadeias alimentares, regulação populacional e produtividade, não foram desenvolvidos antes de 1700. Os primeiros trabalhos foram do microscopista Antoni van Leeuwenhoek (1632–1723) e do botânico Richard Bradley(1688-1732). O biogeógrafo Alexander von Humboldt (1769–1859) foi outro pioneiro do pensamento ecológico, um dos primeiros a reconhecer gradientes ecológicos e fazer alusão às relações entre espécies e área.
No século XX
Alguns sugerem que o primeiro texto ecológico (Natural History of Selborne) foi publicado em 1789, por Gilbert White (1720–1793). O primeiro livro ecológico da América foi publicado em 1905 por Frederic Edward Clements. No livro, Clements passa a ideia que as comunidades de plantas são como superorganismos. Essa publicação lança o debate entre o holismo ecológico e individualismo que durou até a década de 1970. O conceito de Clements para superorganismo propõe que os ecossistemas progridem por um regulado e determinado estágio de desenvolvimento, análogo aos estágios de desenvolvimento de um organismo, cujas partes funcionam para manter a integridade do todo. O paradigma de Clements foi desafiado por Henry Gleason. De acordo com Gleason, comunidades ecológicas se desenvolvem a partir da associação única de organismos individuais. Essa mudança de percepção colocado o foco para as histórias de vida de organismos individuais e como isso se relaciona com o desenvolvimento de comunidades.
Como ecologia lida sempre com ecossistemas em mudança, por isso, tempo e espaço devem ser levados em conta quando são descritos fenômenos ecológicos. No que diz respeito ao tempo, pode levar milhares de anos para um processo ecológico amadurecer. O tempo de vida de uma árvore, por exemplo, pode passar através de diferentes estágios sucessionais até atingir a maturidade de uma floresta. O processo ecológico ainda é estendido mais ao longo do tempo até a arvore cair e decompor. Ecossistemas são também classificados em diferentes escalas espaciais. A área de um ecossistema pode variar muito, de muito pequeno a muito vasto. Por exemplo, várias gerações de um pulgão e seus predadores podem existir sobre uma única folha, e dentro de cada um destes pulgões podem existir diversas comunidades de bactérias. A escalada do estudo deve ser muito ampla para estudar árvores de uma floresta, onde vivem pulgões e bactérias. Para entender o crescimento das arvores, por exemplo, o tipo de solo, umidade, inclinação do terreno, abertura do dossel e outras variáveis locais devem ser examinadas. Para entender a ecologia de uma floresta, complexos fatores locais, como clima também devem ser levados em conta.
Biodiversidade
Biodiversidade é um atributo de um local ou área que consiste na variedade dentro e entre comunidades bióticas, influenciadas ou não por seres humanos, em qualquer escala espacial de microhabitats a manchas de habitats, para toda a biosfera. Biodiversidade é simplesmente a forma resumida para a diversidade biológica. Biodiversidade descreve todas as variantes da vida de genes a ecossistemas, e é uma área complexa que abrange todos os níveis biológicos de organização. Há muitos índices, maneiras para medir e representar a biodiversidade. Biodiversidade inclui diversidade de espécies, diversidade de ecossistemas, diversidade genética e os complexos processos que operam entre esses diversos níveis. Biodiversidade executa um importante papel na saúde ecológica, quanto na saúde dos humanos. Prevenindo ou priorizando a extinção das espécies é uma maneira de preservar a biodiversidade, nas populações, a diversidade genética entre elas e os processos ecológicos, como migração, que estão sendo ameaçados em escala global e desaparecendo rapidamente. Prioridades de conservação e técnicas de gestão requerem diferentes abordagens e considerações para abordar toda gama ecológica da biodiversidade. População e migração de espécies, por exemplo, são os mais sensíveis indicadores de serviços ecológicos que sustentam e contribuem para o capital natural e para o "bem estar" do ecossistema. O entendimento da biodiversidade tem uma aplicação pratica para o planejamento da conservação dos ecossistemas, para tomar decisões ecologicamente responsáveis nas gestão de empresas de consultoria, governos e empresas.
Nicho Ecológico
O nicho ecológico é um conceito central na ecologia de organismos. São muitos as definições do nicho ecológico desde 1917, mas George Evelyn Hutchinson fez um avanço conceitual em 1957 e introduziu a definição mais amplamente aceita: "O nicho é o grupo de condições bióticas e abióticas nas quais uma espécie é capaz de persistir e manter estável o tamanho da população." :519 O nicho ecológico é dividido em nicho fundamental e nicho efetivo. O nicho fundamental é o grupo de condições ambientais sobre qual uma espécie é apta a persistir. O nicho efetivo é o grupo de condições ambientais ótimas sobre a qual uma espécie é apta a persistir. Organismos tem traços fundamentais que são excepcionalmentes adaptados ao nicho ecológico. Um traço é uma propriedade mensurável do organismo que fortemente influencia sua performance. Padrões biogeográficos e escalas de distribuição são explicados e previstos através do conhecimento e compreensão das exigências do nicho da espécie. Por exemplo, a adaptação natural de cada espécie no seu nicho ecológico significa que ela é apta para excluir competitivamente outras espécies similarmente adaptada que tem uma escala geográfica de sobreposição. Isso é chamado de princípio de exclusão competitiva Importante do conceito do nicho é o habitat. O habitat é o ambiente sobre a qual uma espécies sabemos que ocorre e o tipo de comunidade que é formada como resultado. Por exemplo, habitat pode se referia a um ambiente aquático ou terrestre que pode ser categorizado como ecossistemas de montanha ou Alpes.
Ecologia de populações
A população é a unidade de analise da ecologia de populações. Uma população consiste nos indivíduos de uma mesma espécie que vivem, interagem e migram através do mesmo nicho e habitat . Uma primárias lei da ecologia de populações é a Teoria Populacional Malthusiana. Este modelo prevê que: "...uma população pode crescer (ou declinar) exponencialmente enquanto o ambiente experimentado por todos os indivíduos da população se mantém constante..." :18 Esta premissa Malthusiana fornece a base para a formulação de teorias preditivas e testes que se seguem. Modelagens simples de populações usualmente começam com quatro variáveis incluído nascimento, morte, imigração e emigração. Modelos matemáticos são usados para calcular a mudança demográfica na população usando modelos nulos. Um modelo nulo é usado como uma hipótese nula para os testes estatísticos. A hipótese nula parte da pressuposto que processos aleatórios criam os padrões observados. Alternativamente o padrão observado difere significantemente do modelo aleatório e exige mais explicação. Modelos podem ser matematicamente complexos quando “...varias hipóteses competitivas são simultaneamente confrontadas com os dados." Um exemplo de um modelo introdutório de população descreve uma população fechada, como em uma ilha, onde a imigração e emigração não ocorre. Nestes modelos de ilha as taxas per capita de variação são descritos como:
Ecologia de metapopulações
O conceito de metapopulação foi introduzido em 1969:"como uma população de populações que vai se extinguindo e recolonizando localmente.":105 Ecologia de metapopulações é uma abordagem estatística que é frequentemente usada na biologia da conservação. A pesquisa com metapopulações simplifica a paisagem em manchas com diferentes níveis de qualidade. Como o modelo de seleçãor/K, o modelo de metapopulações pode ser usado para explicar a evolução da história de vida, como a estabilidade ecológica da metamorfose dos amfibios, que deslocam nos estágios de vida de manchas aquáticas para manchas terrestres. Na terminologia de metapopulação existem emigrantes (indivíduos que deixam um fragmento), imigrantes (indivíduos que se movem nos fragmentos) e os sítio (site) são classificados ou como fontes ou sumidouros. Um sítio (site) é um termo genérico que se refere a lugares onde as amostras das populações, tais como lagoas ou definidas áreas de amostragem em uma floresta. Sítios fontes são locais produtivos que geram uma oferta sazonal de organismos jovens que migram para outros fragmentos. Sítios sumidouros são locais improdutivos que só recebem os migrantes e estes vão se extinguir a menos que resgatados por um sítios fonte adjacentes ou as condições ambientais tornam-se mais favoráveis. Modelos de metapopulação examinar a dinâmica dos fragmentos ao longo do tempo para responder perguntas sobre ecologia espacial e demográfica. A ecologia de metapopulações é um processo dinâmico de extinção e colonização. Pequenos fragmentos de menor qualidade são mantidos ou resgatados por um fluxo sazonal de novos imigrantes. Uma estrutura de metapopulação dinâmica evolui de ano para ano, onde alguns fragmentos são sumidouros em anos secos e se tornam fontes de quando as condições são mais favoráveis. Ecologistas utilizam uma mistura de modelos de computador e estudos de campo para explicar a estrutura das metapopulações.
Ecologia de comunidades
Ecologia de comunidade examina como as interações entre espécies e seu ambiente que afeta a abundância, distribuição e diversidade de espécies dentro das comunidades. Ecologia de comunidades é uma subdisciplina da ecologia que estuda a distribuição, abundância, demografia e interações entre populações coexistentes. Um exemplo do um estudo na ecologia de comunidades medida da produção primária em uma área alagada em relação as taxas de decomposição em consumo. Isto requer o entendimento da conexão da comunidade entre plantas (produtores primários) e os decompositores (fungos e bactérias). ou a analise da dinâmica predador presa afetando a biomassa de anfíbios. Teias alimentares e níveis tróficos são dois modelos conceituais bastante utilizados para explicar a ligações entre espécies.
Teias alimentares
Teias alimentares são um tipo de mapa conceitual que ilustra os caminhos ecológicos reais, usualmente começando com a energia solar sendo usado pelas plantas durante a fotossíntese. As plantas crescem acumulando carboidratos que são consumidos pelos herbívoros. Passo a passo as linhas ou relações são elaboradas até uma teia de vida ser ilustrada. Existem diferentes dimensões ecológicas que podem ser mapeados para criar teias alimentares mais complicadas, incluindo: composição de espécies (Tipo de espécies), riqueza de espécies (número de espécies), biomassa (o peso seco de plantas e animais), produtividade (taxa de conversão de energia e nutrientes em crescimento) e estabilidade (teias alimentares ao longo do tempo). Um diagrama ilustrando a composição da teia alimentar mostra como uma mudança em uma única espécies pode diretamente ou indiretamente influenciar muitas outras espécies. Estudos de microcosmos são usados para simplificar as pesquisas com teias alimentares em unidades semi isoladas como pequenas molas, logs decadentes, e experimentos de laboratório usando organismos que se reproduzem rapidamente, como as Daphnia alimentando-se de algas em ambientes controlados. Princípios adquiridos em teias alimentares de modelos experientais de microcosmos são usados para extrapolar pequenas cinceitos dinâmicos em grandes sistemas. Food-chain length is another way of describing food-webs as a measure of the number of species encountered as energy or nutrients move from the plants to top predators.:269
A maioria dos seres vivos presentes nos mais diversos ambientes são ectodérmicos, ou seja, precisam de fontes externas de calor para regularização do seu metabolismo. Os endotérmicos por sua vez, necessitam de uma grande carga de energia para a manutenção da sua temperatura corporal já que, estes não regulam sua temperatura interna dependendo apenas do ambiente, porém os endotérmicos apresentam algumas vantagens quando se refere a mobilidade dos seus indivíduos, já que, estes não estão tão interligados ao ambiente, isso ajuda bastante na fuga dos predadores e também na obtenção de recursos, visto que essas espécies requerem uma grande quantidade de alimento para suprir suas necessidades. De acordo com a sazonalidade de determinados habitats, onde em um mesmo ano o ser vivo pode ficar exposto a temperaturas negativas em um período, e em outro à temperaturas bastante elevadas, surgiram-se ao longo do tempo vantagens evolutivas que permitiram a esses animais se adequarem ao clima predominante em um determinado momento, um exemplo desse avanço evolutivo é a raposa do ártico onde este apresenta uma pelagem espessa e branca (proteção e camuflagem) no inverno e fina e marrom no verão.
A migração é um conceito de constante movimentação de massas de populações. Esses movimentos são incentivados pela busca de recursos tais como: água, alimento e/ou acasalamento, temperatura, e/ou para fugirem de inimigos que se instalaram no seu biótopo, normalmente em busca de melhores condições de vida. Geralmente a estadia dessas espécies migratórias nestes habitats são passageiras, já que, devido ao grande número de indivíduos, estes ambientes não são capazes de suprir as necessidades desse grupo por muito tempo, estimulando novas migrações, o que irá depender também da sazonalidade de determinada região. Tais fatos alteram a constituição gênica de uma população que adquire e desenvolvem novas características necessárias para a sobrevivência em determinados territórios. animal, migração.1 fot., color. In Britannica Escola Online. Web, 2013. Disponível em:, Acesso em: 13 de abril de 2013.
Ecologia e evolução são consideradas disciplinas irmãs, sendo ramos da ciência da vida. Seleção Natural, Historia de vida, desenvolvimentos, adaptação, populações, e herança estão presentes em teorias evolutivas e ecológicas. Morfologia, comportamento e/ou traços genéticos, por exemplo, podem ser mapeados em árvores evolutivas para estudar a desenvolvimento histórico da espécie e também organizar a informação em relação a adaptações ecológicas. Em outras palavras, adaptação é explicada em relação a origem histórica de traços e condições ecológicas e que está sujeita a forças da seleção natural. Nesse quadro, ferramentas analíticas de ecólogos e evolucionistas se sobrepõem para organizar, classificar e investigar a vida por meio de princípios sistemáticos comuns, como filogenéticos ou taxonômicos de Lineu As duas disciplinas frequentenmente aparecem juntas como no título do jornal Trends in Ecology and Evolution. Não há uma fronteira nítida que separa a ecologia da evolução e que diferem suas áreas de aplicação. Ambas as disciplinas descobrem e explicam emergentes e únicos processos que operam em diferentes escalas espaciais e temporais da organização. Embora a fronteira entre a ecologia e evolução nem sempre é clara, é óbvio que os ecólogos estudam os fatores abióticos e bióticos que influenciam o processo evolutivo.
