Ecologia 06 - As interações entre os organismos nas populações, comunidades e ecossistemas.

ECOLOGIA 06 - AS INTERAÇÕES ENTRE OS ORGANISMOS NAS POPULAÇÕES, COMUNIDADES E ECOSSISTEMAS:

Maximiliano Mendes

Características das populações nos ecossistemas:

Inicialmente, vejamos algumas definições:

A população é um grupo de organismos pertencentes a uma mesma espécie e que habita uma determinada região em um dado momento. Quando falamos em evolução biológica, estamos nos referindo não ao indivíduo, mas sim às mudanças nas frequências genotípicas que ocorrem nas populações ao longo das gerações, ou seja, nesse sentido, são as populações que evoluem.  As populações podem ser estudadas no tangente à sua estrutura e composição, como qual é a proporção de machos e fêmeas, qual é a idade predominante, qual área habita e outros aspectos. Também podemos estudar as populações em termos da dinâmica, que é como ela varia ao longo do tempo e das gerações.

Vejamos alguns desses aspectos das populações:

Dispersão ou distribuição espacial: refere-se à maneira como os indivíduos estão distribuídos, de maneira mais ou menos uniforme, em uma área ou volume (neste caso, pense nas populações de organismos aquáticos).

Densidade: refere-se ao número de indivíduos em relação à alguma unidade de área ou volume (Densidade populacional = Número de indivíduos / Área ou Volume).  A densidade pode ser afetada por alguns fatores:

Taxa de natalidade: taxa na qual mais indivíduos vão sendo adicionados à população por unidade de tempo, como por exemplo, uma taxa anual. Essa taxa tende a ser maior, quanto mais recursos e espaço houver. Também depende da idade dos indivíduos da população, pois, se num dado momento a população apresenta grandes números de indivíduos jovens, a taxa de natalidade tende a ser maior.

Taxa de mortalidade: taxa na qual os indivíduos morrem e são eliminados da população, por unidade de tempo. Essa taxa tende a ser maior quanto menos espaço e recursos hão, ou seja, quanto maior a competição. Além disso, se nascem muitos indivíduos, há também mais indivíduos para morrer, promovendo o aumento na taxa de mortalidade. A taxa de mortalidade também pode ser influenciada por fatores físicos como as catástrofes naturais: as secas severas, os incêndios, as inundações e outros. Mesmo que haja espaço e recursos, uma catástrofe pode vir a eliminar grande parte de tudo isso, causando a morte de muitos indivíduos.

Taxas nas dispersões dos indivíduos (imigração e emigração):

Taxa de imigração: número de indivíduos que imigram para a população, aumentando o seu número.

Taxa de emigração: número de indivíduos que emigram da população, diminuindo o seu número.

Normalmente, são os indivíduos mais jovens que dispersam das populações e esse processo é importante, pois pode evitar a extinção de uma espécie que parte para outra região a fim de sobreviver e também para aumentar a variedade genética das populações, atenuando os efeitos dos cruzamentos consanguíneos.

De maneira simplificada, o crescimento populacional pode ser definido da seguinte forma:

CP = (TN + TI) – (TM + TE).

Crescimento populacional = (taxa de natalidade + taxa de imigração) – (taxa de mortalidade + taxa de emigração).

A estrutura etária de uma população pode ser representada por meio de gráficos chamados pirâmides etárias. Esses gráficos permitem visualizar os números de machos e fêmeas em uma população e também quais são as faixas etárias predominantes. Essas “pirâmides” nem sempre têm o formato de pirâmide, ou formato triangular, mas quando têm, com a base larga e o topo estreito, indicam que os números de jovens são maiores que os dos idosos e adultos, logo, a população pode estar em crescimento. Normalmente são diagramas que vemos se referindo às populações humanas.

Além dos mencionados, também podemos elencar outros fatores que influenciam na densidade populacional:

Os números de machos e fêmeas na população: de maneira geral, quando o número de um dos sexos na população é reduzido o crescimento é limitado, especialmente se a redução for no número de fêmeas. Um motivo importante que pode diminuir os números de machos ou fêmeas numa população é a caça por troféus (é, os humanos são bichos idiotas mesmo), como exemplo, as presas maiores dos elefantes machos. Inclusive, já há populações de elefantes com indivíduos machos sem presas, uma boa ilustração de como certas pressões seletivas podem influenciar a evolução de uma população.

Damos o nome de potencial biótico à capacidade que uma população tem de crescer em condições ideais, sem a chamada resistência ambiental. Nessas condições imaginárias, a população poderia crescer indefinidamente. Na natureza, normalmente as populações não podem crescer de acordo com o seu potencial biótico, justamente por conta da resistência do meio, que se deve a um conjunto de fatores, como a escassez de recursos, a competição, predação e o parasitismo e até as catástrofes naturais. Quanto mais a população aumenta de tamanho, maior é a resistência do meio. Se o meio não oferecesse resistência o crescimento da população seria exponencial. Damos o nome de capacidade limite ou capacidade de suporte do meio (k) ao número máximo de indivíduos que ele pode suportar. Se a taxa de crescimento excede a capacidade limite, ela decresce de maneira a reduzir o número de indivíduos para próximo do valor de k.

Essas características podem sofrer alterações na medida em que, ao longo do tempo, as comunidades mudam no ecossistema (é o que chamamos sucessão ecológica, assunto a ser visto posteriormente).

Analisando as imagens, vemos que inicialmente o crescimento é lento, por conta do número baixo de indivíduos, mas em seguida ele se torna similar ao exponencial até que, por conta da resistência do meio, é limitado e se estabiliza.

Considerando a população humana do planeta, os dados indicam que em 1950 havia 2,5 bilhões de habitantes e em 2011, 7 bilhões. A previsão para 2050 é de que chegue a 8,9 bilhões. Esse crescimento é em grande parte devido aos avanços nas ciências médicas, que acarretaram em uma grande redução na taxa de mortalidade. Também se acredita que atualmente a população humana já consuma aproximadamente 42,5 % acima da capacidade de reposição de recursos do planeta e que o déficit aumente aproximadamente 2,5 % a cada ano. Infelizmente, quanto maior o número de humanos, maiores e mais frequentes são os possíveis desequilíbrios ecológicos que podemos causar. É um problema sério e difícil de resolver.

Podemos classificar as interações entre os organismos da comunidade de acordo com dois critérios:

Interações intra-específicas: ocorrem entre indivíduos da mesma espécie na mesma população.

Interações inter-específicas: ocorrem entre indivíduos de espécies diferentes na mesma comunidade.

As interações acima ainda podem ser classificadas como:

Harmônicas: os organismos que interagem não sofrem prejuízo.

Desarmônicas: pelo menos um dos organismos envolvidos na interação sofre algum tipo de dano ou prejuízo.

Vejamos então alguns exemplos dessas interações:

Interações intra-específicas e harmônicas:

Sociedade: os indivíduos de uma mesma população são separados anatomicamente e cooperam uns com os outros vivendo juntos, em uma sociedade com divisão de trabalho. Exemplos: os insetos sociais, como as formigas, cupins e abelhas e as suas respectivas organizações em formigueiros, cupinzeiros e colmeias. Uma sociedade humana é similar, mas se deve apontar o detalhe de que, apesar de cada indivíduo exercer um papel na sociedade, podemos considerar que as diferenças morfológicas são irrelevantes quando comparamos a nossa espécie com as abelhas, por exemplo, pois não temos algo como “humano operário” e “humano rainha”. Os seres humanos são mais do que 99 % iguais geneticamente.

Colônia: difere da sociedade, pois os organismos são unidos fisicamente. Pode ou não haver organismos individuais com funções especializadas:

Colônias isomorfas: os organismos constituintes da colônia têm morfologia similar. Exemplo: os corais.

Colônias heteromorfas: Nem todos os organismos têm morfologia similar. Algumas células podem ser responsáveis pela nutrição, outras pela reprodução, outras atuam na defesa da colônia e etc. Exemplo: caravela-portuguesa (Physalia physalis).

Intra-específicas e desarmônicas:

Canibalismo: um indivíduo da população mata o outro para se alimentar. Por exemplo, dependendo da situação, os ratos fazem isso uns com os outros.

Competição intra-específica: os indivíduos da mesma população competem uns com os outros em graus variados, dependendo da quantidade de recursos disponíveis no meio. Eles podem competir por espaço, alimentos, parceiros reprodutivos e etc. Normalmente, quanto maior for a densidade populacional, mais competição haverá. Além disso, quanto mais fragmentado for um ecossistema, nos fragmentos a tendência é que a densidade populacional aumente, promovendo mais competição.

Inter-específicas e harmônicas:

Mutualismo: os indivíduos associados fisicamente se beneficiam e dependem uns dos outros para sobreviver. Exemplos: os líquens, associações entre as algas e os fungos nas quais as algas produzem matéria orgânica via fotossíntese e os fungos lhes fornecem um ambiente adequado com água e nutrientes. Outro exemplo é a associação entre os cupins e os protozoários que vivem nos seus aparelhos digestórios, auxiliando na sua digestão e obtendo abrigo.

Protocooperação: os indivíduos se beneficiam, mas podem viver separados fisicamente uns dos outros. Exemplos: o caranguejo eremita e as anêmonas, ambos podem viver de maneira independente. Os pássaros que se alimentam dos parasitas nas costas dos búfalos são outro exemplo.

Inquilinismo: um indivíduo se beneficia nutricionalmente ou adquire proteção ao viver sobre outro sem prejudicá-lo. Exemplo: o epifitismo entre as orquídeas e as árvores.

Comensalismo: um organismo se aproveita de algo que outro, de outra espécie, pode lhe prover não intencionalmente, sendo que a espécie provedora não é prejudicada. Alguns exemplos: um animal pode aproveitar os restos alimentares de outro, sem prejudicá-lo, como é o caso dos peixes pilotos e os tubarões. Ou então, um animal pode usar outro para auxiliar na sua locomoção, como ocorre com as rêmoras grudadas aos tubarões. (Falando assim, parece até que os tubarões são prestativos...).

Inter-específicas e desarmônicas:

Amensalismo: os indivíduos de uma espécie produzem e liberam no meio substâncias que inibem o desenvolvimento ou a reprodução de outras espécies. Exemplos: fungos que produzem antibióticos e as marés vermelhas, fenômeno onde algas como as do grupo das dinoflageladas se multiplicam em resposta ao enriquecimento da água e liberam toxinas na água do mar.

Predatismo: um indivíduo captura e mata outro, de outra espécie, para se alimentar. Caso o alimento seja uma planta, fala-se em herbivoria. Esse tipo de interação permite que as populações de predadores controlem os números de indivíduos das populações das presas e, em contrapartida, os números de presas controlam os números das populações de predadores.

Parasitismo: um organismo habita no corpo de outro, dentro (endoparasita) ou fora (ectoparasita), e dele retira o seu alimento sem matá-lo em curto prazo. O parasita pode consumir sangue, outros tecidos ou parte do alimento obtido pelo hospedeiro. Os piolhos, as amebas e as lombrigas são exemplos de parasitas. Geralmente os parasitas são mais especializados do que os predadores e isso inclusive tem relevância no tocante ao controle biológico de pragas: é mais eficiente utilizar um parasita do que um predador, pois o predador pode promover mais desequilíbrio ao se alimentar de mais de um tipo de organismo.

Competição inter-específica: ocorre quando os nichos de duas populações são similares, então elas disputam os mesmos recursos.

Sobre a simbiose (“vida juntos”): ela é um tipo de interação na qual há uma associação estável e com contato físico entre organismos de espécies diferentes. A simbiose pode ser harmônica ou não. Exemplos de interações simbióticas são o mutualismo (+,+ - os dois organismos se beneficiam), alguns casos de comensalismo (+,0 – um organismo se beneficia e o outro nem se beneficia e nem é prejudicado) e o parasitismo (+,- - um organismo se beneficia e o outro é prejudicado).

Os efeitos dos fatores ecológicos nos organismos:

Os fatores ecológicos são o conjunto dos fatores bióticos e abióticos de um ecossistema. Esses fatores podem afetar o desenvolvimento dos organismos, pois, dependendo do fator e de sua intensidade, ele pode impedir ou promover o desenvolvimento e a presença de uma espécie. O motivo, em resumo, é que os organismos apresentam tolerância às condições ambientais, eles conseguem suportar algumas alterações. No entanto, se um fator qualquer, como a temperatura, tem a sua intensidade aumentada ou diminuída de maneira extrema, uma determinada espécie pode não ser capaz de tolerar esses extremos. Tome por exemplo, uma espécie qualquer de lagarto que viva em condições tropicais. Caso esses lagartos sejam submetidos a temperaturas abaixo ou acima das mínimas e máximas anuais, essas condições podem promover o estresse e afetar negativamente o desenvolvimento e a reprodução dessa espécie.

Podemos dizer que, se um fator qualquer dificulte ou impeça a sobrevivência de uma espécie, esse é um fator limitante. Alguns exemplos são a disponibilidade de água e a umidade do ar, a intensidade luminosa, que pode afetar as taxas de fotossíntese e a regulação dos ciclos de sono e vigília, as temperaturas, que, em condições extremas afetam grandemente o metabolismo dos organismos ectotérmicos e, como exemplo de fator biótico, a disponibilidade de alimentos.

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

Thompson, M. & Rios, EP. Conexões com a Biologia. Vol. 1. Moderna. 2ª ed. 2016.
Townsend, CR., Begon, M., Harper, JL. Fundamentos em Ecologia. 3ª ed. Artmed. 2010.
Urry, LA. et al. Biology. 11th ed. Pearson. 2016. 

Lopes, L. & Rosso, S. BIO: Volume Único. Saraiva. 3ª ed. 2013.

As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.