ALGUNS CONCEITOS ÚTEIS DA ECOLOGIA Definições: Relação dos organismos entre si e com o ambiente (Odum, 1985). Estudo científico das interações que determinam.

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1 ALGUNS CONCEITOS ÚTEIS DA ECOLOGIA Definições: Relação dos organismos entre si e com o ambiente (Odum, 1985). Estudo científico das interações que determinam a distribuição e abundância dos organismos (Krebs, 2001).

2 Alguns processos ecológicos são complexos e dificilmente testáveis através de experimentos Krebs (2001)

3 Observação e correlação: Importantes ferramentas para detectar e avaliar impactos ambientais. Uso de modelos: Os modelos resumem as inter-relações; Muitas vezes são construídos com dados históricos.

4 Relação fósforo - clorofila

5 Os enfoques da ecologia e suas aplicações: Ecologia de populações Ecologia de comunidades Ecologia de ecossistemas

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7 Ecologia de populações: Estuda a dinâmica de uma espécie ou algumas, interagindo entre si. Atributos úteis no monitoramento: Taxas de natalidade, mortalidade, imigração, emigração, crescimento populacional etc.

8 Crescimento populacional: curva geométrica

9 Crescimento populacional: curva logística

10 Ex. de aplicação: efeito de um poluente sobre as taxas de sobrevivência de uma população.

11 Ecologia de comunidades: Estuda a interação entre espécies agrupadas em uma área. Atributos úteis no monitoramento ambiental: diversidade, riqueza de espécies, uniformidade, estrutura das teias alimentares etc. Ex. de aplicação: - efeito de uma fonte de esgoto sobre a diversidade de espécies de invertebrados betônicos; - efeito de metais sobre a riqueza de espécies de peixes.

12 O número de espécies é um atributo da comunidade útil no biomonitoramento

13 Ecologia de ecossistemas: Estuda a relação entre a comunidade e o ambiente abiótico. Ex. de aplicação: - efeito um metal sobre a decomposição de folhas em uma floresta contaminada. Utilização no monitoramento: Medidas da produção primária, decomposição, ciclagem de nutrientes se alteram frente a impactos ambientais.

14 A ciclagem de nutrientes reduz com o aumento da concentração de cobre (um poluente)

15 PROBLEMAS DE ESCALA EM ECOLOGIA A escala temporal e espacial de um estudo determinará o seu nível de resolução (o que ele responderá).

16 PROBLEMAS DE ESCALA EM ECOLOGIA

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18 Os efeitos de ações que ocorrem em uma escala podem não ser medidos em outras podem ser mais importantes que os efeitos de desmatamento em ESCALAS MENORES Exemplo: efeitos de poluição no NÍVEL DE BACIA HIDROGRÁFICA

19 ...semelhantes ao de locais desmatados se houver um impacto maior na bacia hidrográfica Ex. amostras em um rio com vegetação ripária preservada podem dar resultados...

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21 http://geoconceicao.blogspot.com.br/ Porcentagem de cobertura agrícola em diferentes escalas: 200 m500 mBacia de drenagem

22 0 mg/L de nitrato: - ca. 10% de cobertura por agricultura para na zona tampão (200m); - ca. 40% de cobertura qdo a bacia toda foi considerada.

23 Nitrato (NO 3 - ): - Forma de N assimilada pelas plantas (juntamente com o amônio); - Tóxico em elevadas concentrações (limite de 10 mg/L para o consumo humano).

24 Escalas se alteram quando passamos dos níveis inferiores para os superiores: Paisagem Ecossistemas Comunidades Espécies (populações) Organismos (indivíduos) Aumentam as escalas espaciais e temporais

25 Diferentes organismos respondem em diferentes escalas espaciais e temporais: Horas/dias µm/mm anos/séculos m/km Exemplo: monitoramento de coliformes termotolerantes: diário, semanal, mensal?

26 Os programas de amostragem devem respeitar a variabilidade espacial e temporal dos dados. Comunidades complexas são muitas vezes mimetizadas em microcosmos e mesocosmos: problemas de escala podem afetar estes experimentos. Vários experimentos ecológicos são limitados por problemas de escala espacial e temporal. Ex. Aquecimento global, sucessão ecológica.

27 MÉTODOS ECOLÓGICOS E SEU USO NA IDENTIFICAÇÃO E BIOMONITORAMENTO DE IMPACTOS AMBIENTAIS 1) Enfoque reducionista: - Tenta entender o funcionamento de um sistema complexo reduzindo-o às suas partes básicas e definindo as relações entre estas partes.

28 - Essa abordagem tenta isolar fatores que controlam um processo e prever o comportamento futuro através de modelos destas interações. Ex. 1) Ecologia de populações: Previsões sobre o tamanho da pop. de predadores a partir do tamanho da pop. de presas. Ex. 2) Ecologia sistêmica (ou ecossistêmica): Previsões da taxa de decomposição a partir das concentrações de N do solo.

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30 microcosmos mesocosmos - Essa abordagem emprega largamente o uso de micro e mesocosmos.

31 Algumas críticas: - as espécies, populações ou comunidades são separadas de suas condições naturais; - os hábitats simulados nos micro e mesocosmos são diferentes dos hábitats naturais; - as interações com outras espécies são ignoradas.

32 Algumas vantagens: - permite controle das condições abióticas; - permite realizar várias repetições; - permite testar hipóteses.

33 Toxicologia e ecotoxicologia: Emprega muitas vezes um enfoque reducionista; o uso de poucas espécies para medir impacto tem sido considerado por alguns cientistas como de pouca utilidade para averiguar esses impactos sobre as comunidades.

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35 B) Enfoque holístico: - Ecossistema: sistema altamente integrado com padrões de retro-alimentação que se tornam aparentes somente considerando-se o sistema como um todo (propriedades emergentes).

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37 Exemplo: elo microbiano http://www.esf.edu/efb/schulz/Limnology/microbialloop.jpg Parte ignorada das teias alimentares aquáticas (descoberta após 1970)

38 Propriedades emergentes: - Propriedades do todo que não podem ser deduzidas pela análise das partes individualmente. Ex. formação de cardumes para fugir de predadores, estabilidade de teias alimentares etc.

39 Muitos sistemas ecológicos mantêm certo grau de regularidade (constância da estrutura e função). APLICAÇÃO: indicadores de distúrbio em nível de populações, comunidade ou ecossistemas, AVALIADOS IN SITU (uma ferramenta mais HOLÍSTICA), ajudam a medir o significado biológico dos impactos antrópicos.

40 Beeby (1994) Medidas do “deslocamento” de um atributo permitem comparar estresses e sistemas

41 Respotas fisiológicas/comportamentais Respotas na população Respota genética Respotas na comunidade Respotas no ecossistema Falha a adaptação fenotípica novo genótipo mudança na abundância ou atividade mudança na composição de espécies mudança nos atributos do ecossistema ESTRESSE OU DISTÚRBIO ATRIBUTOS DE QUALQUER UM DESSES NÍVEIS SÃO ÚTEIS PARA SE MEDIR OS IMPACTOS

42 TEORIA E APLICAÇÃO Pode-se medir o impacto biológico do estresse ou distúrbio pelo deslocamento que eles causam em algum atributo biológico ou ecológico, o que permite: - comparar diferentes poluentes; - comparar as respostas de diferentes espécies de organismos frente a um determinado impacto; - comparar os impactos de um poluente em ecossistemas ou comunidades diferentes; - etc.

43 TEORIA E APLICAÇÃO: uma analogia com a medicina TGP = TRANSAMINASE

44 Beeby, A. 1994. Applying ecology. London, Chapman & Hall. Capítulo 1. Knie, J. L. W. & Lopes, E. W. B. Testes ecotoxicológicos: métodos, técnicas e aplicações. FATMA/GTZ/Tractebel. Florianópolis, 218p. Odum, H. T. Ecologia. 1988. Rio de Janeiro. Editora Guanabara. Bourget, E. & M. J. Fortin, 1995. A commentary on current approaches in the aquatic sciences. Hydrobiologia 300/301: 1- 16. Literatura utilizada nessa aula: Endereços dos sítios utilizados nessa aula: http://www.esf.edu/efb/schulz/Limnology/microbialloop.jpg