Ecologia 07 - As sucessões ecológicas

ECOLOGIA 07 - AS SUCESSÕES ECOLÓGICAS.

Maximiliano Mendes

É sabido que os fatores físicos do meio podem influenciar e promover alterações nos organismos de um ecossistema, mas também que os organismos podem modificar os fatores físicos do meio, como é o caso das associações entre bactérias fixadoras de N₂ e as raízes das plantas leguminosas, que podem aumentar o teor de compostos nitrogenados no solo, favorecendo o desenvolvimento de outras plantas. Na medida em que o meio e as populações de organismos sofrem modificações e evoluem, o perfil do ecossistema muda ao longo do tempo. A tendência é que aumentem os números de espécies, de organismos e das interações entre os componentes bióticos e abióticos, ou seja, a complexidade do ecossistema tende a aumentar.

Dependendo do ecossistema e da estabilidade em que ele se encontra, a comunidade que o habita pode se estabilizar e não sofrer alterações significativas no tocante à diversidade, aos números de organismos e às interações entre eles. Chamamos esse estágio estável e resiliente de comunidade clímax, e cada estágio da comunidade, até que esse clímax seja atingido é chamado de sere. Ao processo que abrange uma série de seres, até a comunidade atingir o clímax, chamamos sucessão ecológica. Basicamente, então, um ecossistema abriga uma comunidade pioneira, seguido de estágios de seres e, por último, abriga uma comunidade clímax. Podemos citar como exemplos de clímax os grandes biomas brasileiros como a floresta amazônica.

Outro dado interessante é o de que em uma comunidade clímax a produtividade primária bruta é alta, porém, a produtividade líquida é baixa, pois praticamente toda a matéria orgânica produzida é consumida. Lembre-se: a produtividade líquida é a parcela da produtividade primária bruta que foi incorporada ao organismo do autótrofo e está disponível para o nível trófico seguinte.

Caso um local onde haverá uma sucessão ecológica nunca tenha sido habitado antes, ou foi há muito tempo, dizemos que ocorrerá ali uma sucessão ecológica primária. São locais como as dunas de areia ou os que foram assolados por lava vulcânica derramada recentemente. Tendo em vista o tipo de local, a colonização dele normalmente só é iniciada por espécies de organismos capazes de suportar condições adversas e de reprodução rápida. Essas espécies são chamadas espécies pioneiras e, como já foi mencionado, podem alterar o ambiente de forma a permitir a colonização posterior por outras espécies. Como exemplo, ao morrerem, os organismos da espécie pioneira enriquecem o substrato com matéria orgânica.

As espécies pioneiras podem ou não persistir até que se atinja a comunidade clímax. Um bom exemplo de organismo pioneiro são os musgos. Inicialmente a diversidade da comunidade é baixa, há autótrofos (produtores) e poucos heterótrofos, mas ao longo da sucessão a diversidade aumenta, os números de organismos e os números de interações entre as espécies e o meio físico também aumentam.

Se o local foi habitado recentemente por uma comunidade bem estabelecida, como uma área cultivada, mas que foi destruída ou alterada drasticamente, falamos em sucessão ecológica secundária. As sucessões secundárias, em geral, atingem o clímax mais rápido que as primárias, um dos motivos é que o solo já pode apresentar uma quantidade razoável de nutrientes e algumas sementes e esporos de plantas.

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.

Ecologia 01 - Introdução e conceitos básicos

ECOLOGIA 01 - INTRODUÇÃO E CONCEITOS BÁSICOS

Maximiliano Mendes

Inicialmente, analise as imagens a seguir, que mostram como os aumentos nos números de espécies animais extintas e as emissões de CO₂ aumentaram:

Gráfico mostrando uma estimativa conservadora do número de espécies extintas ao longo de vários anos. Considerando o total de vertebrados analisados, 59 % foram extintas.

Imagem: https://advances.sciencemag.org/content/1/5/e1400253.full

Gráfico mostrando uma estimativa do aumento na concentração de CO₂ atmosférico ao longo do tempo. Imagem: https://ourworldindata.org/co2-and-other-greenhouse-gas-emissions

Essas imagens têm o objetivo de mostrar a relação possível entre a ação do homem (antrópica) e os problemas ambientais pelos quais estamos passando.

Considerando a escala de tempo geológico, estamos oficialmente no Holoceno há 11700 anos, época iniciada após o final da última glaciação. Mas tendo em vista a grande capacidade da nossa espécie em alterar o ambiente e a magnitude dos impactos causados pelos humanos desde o início da revolução industrial nos anos 1800 d.C. (século XIX), alguns pesquisadores sugerem que, iniciando em 1800 ou nos 1950s (início da era atômica), estejamos em uma nova época chamada de antropoceno. Também se acredita que estamos observando mais um evento de extinção em massa na história do planeta, a sexta extinção, com causas primordialmente antropogênicas.

Atividade industrial típica do nosso tempo. Liberando gases poluentes na atmosfera. Imagem: Pnglfy.

A ecologia é o estudo (logos) da casa (oikós). Esse estudo é multidisciplinar, abrange vários tópicos e, como podemos perceber, tendo em vista as informações acima sobre o que tem acontecido com a “casa”, essa disciplina tem grande importância no tocante à preservação e à qualidade da vida no planeta, inclusive a nossa. Por exemplo, no âmbito da ecologia, estudam-se as diversas relações entre os organismos, uns com os outros e com o ambiente físico, e os padrões de distribuição e abundância das espécies. Mas além disso, buscam-se desenvolver formas de prevenir e lidar com os distúrbios, como preservar o ambiente e as espécies, o gerenciamento dos recursos naturais e etc. Nossa espécie não vive isolada e independente das outras, logo, deve haver harmonia com os outros organismos e com os elementos abióticos constituintes do ambiente.

Indivíduos pertencentes à uma tribo de caçadores-coletores.

Imagem: https://qz.com/1025222/a-paleo-hunter-gatherer-diet-can-improve-your-gut-health/

Ainda sobre a “casa” e o estudo da ecologia, podemos dizer que esse estudo pode abranger níveis distintos de organização e complexidade, do indivíduo à chamada biosfera, sendo que um nível superior engloba os inferiores. Em geral os estudos podem focar em um desses níveis de complexidade, mas é comum que abranjam outros.

Os níveis de organização biológica estudados na ecologia.

Definindo brevemente esses níveis de organização, a população é um grupo de indivíduos de uma mesma espécie que habita uma determinada região em um certo momento e interagem uns com os outros. Normalmente, em uma determinada região, dificilmente haverá apenas uma espécie de organismo, então, ao conjunto de populações que habita essa região chamamos comunidade. Os organismos da comunidade interagem de diversas maneiras uns com os outros, como é o caso das interações entre um predador e a sua presa.

Podemos dizer que a unidade de estudo da ecologia é o ecossistema: um sistema que consiste em um conjunto de organismos, fatores físicos ambientais e das interações entre os organismos e deles com o ambiente físico. Dessas interações emergem outras propriedades, que estão além da simples soma dos componentes do sistema. Nem sempre é simples delimitar exatamente onde está um ecossistema, mas é possível utilizar o termo “paisagem”, que se refere a um “ecossistema” delimitado não necessariamente pela área, mas pela perspectiva do cientista (ou do exercício/questão que você está fazendo). Por exemplo, uma paisagem poderia ser a região que corresponde a todo o espaço percorrido por uma espécie migratória.

Pensar nas questões ecológicas em termos de sistemas (os ecossistemas), facilita perceber as soluções para os problemas. Por exemplo, se em um ecossistema os números de uma certa espécie de herbívoro diminuíram muito, normalmente para entender melhor os motivos, pensar pura e simplesmente apenas em qual espécie está predando-a não é o bastante, pois dificilmente os eventos ocorrem isoladamente. O pensamento baseado em sistemas irá abranger questões como, o que levou uma espécie a predar em maiores quantidades? O número de indivíduos aumentou? Como? Há escassez de outro tipo de presa? Outras espécies foram afetadas? Houve algum evento natural que pode estar relacionado? Esse padrão se repete de tempos em tempos? E etc. É recomendável que o pensamento baseado em sistemas use o modelo visual do iceberg:

O modelo do iceberg, útil para se fazer análises em nível de ecossistemas. Baseado em Ponto & Linder (2011).

Acima do ecossistema, o último nível de organização é a biosfera: é o conjunto de todos os ecossistemas ou a camada superficial do planeta que abriga a vida. De maneira simplificada podemos dizer que ela se estende das profundezas oceânicas até as partes elevadas das montanhas. Logo, não é uniforme, há regiões com características distintas. Isso se deve, pelo menos parcialmente, às movimentações das massas de ar, das águas oceânicas, dos movimentos de rotação e translação do planeta e também da quantidade de energia solar recebida por uma determinada região. Esses fatores físicos contribuem para gerar as zonas climáticas: polar, temperada e tropical, que influenciam no padrão de distribuição dos organismos, como por exemplo, das espécies vegetais que caracterizam os biomas. Os biomas são grandes ecossistemas com características relativamente bem definidas.

REFERÊNCIAS:

As referências básicas dessa série sobre ecologia são:

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

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.

As restantes serão informadas na parte final sobre esse assunto.

As propriedades emergentes e os níveis de organização em biologia

AS PROPRIEDADES EMERGENTES E OS NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO EM BIOLOGIA

Maximiliano Mendes

As propriedades e as estruturas emergentes, em resumo, são as que surgem, emergem, a partir das interações e arranjos de componentes de um sistema que, tomados individualmente, não possuem aquela propriedade ou estrutura. Por exemplo, quando os íons de Cloro e Sódio se unem para formar o Cloreto de Sódio, o sal de cozinha, um composto iônico, emerge a propriedade sabor salgado. Tomados individualmente, nem o Cloro e nem o Sódio são salgados. Outro exemplo: um formigueiro surge a partir das interações mediadas por substâncias químicas liberadas por diversas formigas. Uma formiga sozinha não apresenta a propriedade "divisão de tarefas". Note que essas propriedades ou estruturas emergentes não são apenas a soma dos componentes, deve haver a interação e/ou o arranjo específico.

Estudamos os organismos seguindo uma organização hierárquica de complexidade dos seus constituintes materiais, sendo que, podemos considerar que cada nível, com suas estruturas e novas propriedades, emerge a partir dos componentes do nível anterior:

1. Átomos: são os elementos químicos. Constituem a unidade fundamental da matéria.

2. Moléculas: os átomos se ligam uns aos outros para formar moléculas. Lembrar que nas moléculas os átomos estão unidos por ligações covalentes. Quando os elementos são unidos por ligações iônicas o arranjo recebe o nome de composto iônico (um bom exemplo é o NaCl).

3. Organelas e estruturas celulares: constituídas de diversas moléculas, executam funções específicas dentro das células.

4. Células: são as unidades fundamentais dos seres vivos. Uma célula pode ser definida como sendo um compartimento membranoso preenchido por um material gelatinoso onde ocorrem os processos metabólicos, necessários para a manutenção da vida. E falando nisso, podemos dizer que a vida é uma propriedade que emerge a partir do nível celular.

5. Tecidos: conjunto de células geralmente semelhantes na forma e função. Os animais triploblásticos, em cujos embriões são gerados três tecidos embrionários, como nós humanos, possuem quatro tipos de tecidos adultos: epiteliais, conjuntivos, musculares e nervoso.

6. Órgãos: estruturas constituídas de tecidos, que executam uma função corporal mais característica.

7. Sistemas: conjunto de órgãos com uma função mais específica integrada.

8. Organismos. Cada organismo é um indivíduo membro da espécie. Lembrando que vários organismos são unicelulares, ou seja, não possuem tecidos e nem órgãos.

9. População: conjunto de indivíduos de uma mesma espécie que habita uma região geográfica em um determinado tempo. Os indivíduos interagem uns com os outros.

10. Comunidade biológica ou biocenose: conjunto de populações de espécies distintas que habitam determinada região e interagem direta ou indiretamente.

11. Ecossistema: conjunto das comunidades e das suas interações com os fatores físicos do meio, como a temperatura, umidade, composição química...

12. Biosfera: camada superficial do planeta que abriga todos os ecossistemas, sendo assim, é a camada que abriga os seres vivos do planeta.

Referências:

Amabis & Martho. Biologia das Células. Moderna. 2010.

Bedau, MA & Humphreys, P. (Editores). Emergence: Contemporary Readings in Philosophy and Science. The MIT Press. 2008.

http://en.wikipedia.org/wiki/Emergence

http://pt.wikipedia.org/wiki/Emergência