Comportamento Animal e Interações Animais-Plantas: Uma Abordagem Ecológica, Notas de aula de Ecologia

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ECOLOGIA E BIOTECNOLOGIA

Sumário

 - NOSSA HISTÓRIA - INTRODUÇÃO - ECOLOGIA COMPORTAMENTAL 

• correta das interações entre animais e plantas A importância do estudo do comportamento para a compreensão
• biodiversidade das interações animais e plantas O comportamento animal como ferramenta básica na compreensão da
  • ECOLOGIA DE POPULAÇÕES
    • O que é a Ecologia de Populações?
    • Problema das Mudanças Climáticas
  • ECOLOGIA DE COMUNIDADES
• (reducionista) História do conceito de comunidades clements (holista) x gleason - O conceito de comunidades
  • BIOLOGIA DA CONSERVAÇÃO
  • BIOTECNOLOGIA
    • Tecnologia do DNA
• BIOLÓGICOS EM LABORATÓRIOS DE PESQUISA BIOSSEGURANÇA NA EXPERIMENTAÇÃO ANIMAL E RISCOS - BIOSSEGURANÇA E BACTÉRIAS PATOGÊNICAS - BIOTECNOLOGIA E USO SUSTENTÁVEL DA BIODIVERSIDADE - BIODIVERSIDADE E TRANSGÊNICOS - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

INTRODUÇÃO

Os assuntos abordados na apostila Ecologia e Biotecnologia têm como objetivo tratar de uma atividade multidisciplinar, englobando diversos setores da sociedade, como saúde, meio ambiente e indústria, variando em cada país, em virtude dos recursos naturais, econômicos, políticos e as empresas públicas e privadas envolvidas nestas atividades (MALAJOVICH, 2007). Além de, promover as qualificações dos professores de biologia a partir de várias perspectivas práticas na escola democrática e na realização dos direitos educacionais com qualidades sociais, desenvolvendo habilidades específicas para o professor de biologia, promovendo assim, práticas de ensino que melhorem a participação na educação Gestão do Processo de Ensino de Biologia. Sabe-se que atualmente a biotecnologia está constantemente presente em nossa sociedade, visto que, ela se apresenta desde o início da civilização. A biotecnologia existiu em vários processos como a produção de cerveja, vinho, queijo e no tratamento de certas doenças, porém, na sociedade de hoje ela se apresenta de uma forma mais técnica, principalmente na manipulação genética de animais e plantas. A apostila em questão contempla os fundamentos da ecologia e biotecnologia, abordando aspectos históricos e técnicos no direcionamento dos conteúdos, os objetivos estipulados e questões quanto aos saberes relativos do tema. Os textos foram escritos para subsidiar a formação de professores, proporcionando-os lidar com questões de ensino de ecologia e biotecnologia. Visa também aumentar a compreensão das escolhas teóricas que embasam as práticas docentes que são estabelecidas ao longo da formação e atuação dos professores. Em outras palavras, como a orientação teórica é reconhecida em termos de metodologia em um determinado campo, os professores terão melhores condições para escolher suas percepções sobre o homem, o mundo e a sociedade com mais autonomia. A organização dos materiais é apresentada por diferentes autores que discutem, enfocam e orientam a disciplina em questão. Utilizou-se também,

autores que discutem questões técnicas, sociais e científicas com certo grau de métodos sociológicos e filosóficos.

A importância do estudo do comportamento para a compreensão correta das interações entre animais e plantas

A manipulação experimental é uma ferramenta básica da ecologia comportamental que objetiva o entendimento da função e do significado adaptativo de um determinado conjunto de atos (Del-Claro 2004b). As técnicas de polinização manual, emasculações e análises de crescimento de tubo polínico, aliadas à clássica observação e quantificação de comportamentos dos visitantes florais, talvez sejam dos mais claros exemplos da utilização das ferramentas etológicas adaptadas ao interesse ecológico, botânico e zoológico, no estudo das relações animais-plantas. Ainda no campo das relações harmônicas entre animais e plantas podemos encontrar diversos exemplos, onde métodos etológicos têm sido empregados na solução de questões claramente ecológicas. Sabemos que a maioria das árvores e arbustos das florestas tropicais depende de vertebrados frugívoros, como pássaros, morcegos e macacos para a dispersão de suas sementes (Jordano 1993). Estudos sobre a dispersão de sementes têm freqüentemente recorrido a observações comportamentais, em sua maioria simples, buscando explicar apenas a forma de dispersão das sementes, usando algumas vezes a abordagem comportamental apenas para diferir entre predação de sementes e sua dispersão efetiva (Fleming & Estrada 1993).

Figura 1. Abelhas em flores de Campomanesiapubescens (Myrtaceae).

Abelha européia, Apismellifera, coletando pólen através da raspagem das anteras, sem contatar o estigma floral (A). Abelha indígena, Eulaemanigrita que coleta pólen por vibração (buzz-pollination) nas mesmas flores (B).

Fonte: Artigo Universidade Federal de Uberlândia, Instituto de Biologia

O uso de manipulação experimental aprimorada e de ferramentas mais modernas da análise comportamental nesta área da ecologia de interações tem ocorrido apenas mais recentemente. Uma grande quantidade das sementes produzidas pelas plantas cai diretamente no solo, sem que seja manipulada pelos seus dispersores. Outras têm o mesmo destino, ou por acidente do agente dispersor, que as derrubam durante a manipulação, ou na tentativa de captura do fruto. Há ainda uma boa quantidade de sementes que são removidas dos frutos pelos animais e lançadas ao solo ou que passam pelo trato digestivo de vertebrados sendo depositadas com as fezes (Jordano 1993). A ecologia de populações vegetais tem mostrado que os eventos pós- dispersão são fundamentais para o destino final das sementes e para a demografia vegetal (Forgetet al. 2005). Percebendo que frutos e sementes (diásporos carnosos) constituem uma porção expressiva da serrapilheira florestal e que formigas são organismos dominantes neste ambiente (Kaspari 1993), alguns ecólogos comportamentais têm se aventurado com muito sucesso neste universo, conseguindo decifrar os mecanismos envolvidos nas relações entre formigas e plantas zoocóricas nas florestas tropicais.

De fato, esses insetos são considerados “engenheiros dos ecossistemas”, pois seu comportamento modifica as características estruturais do ambiente (plantas no caso), criando novos micro-habitats, que permitem um aumento rápido e vigoroso da diversidade e abundância de outros artrópodes que vêm se utilizar desses abrigos, tais como formigas, aranhas, besouros, e hemípteros (Lill&Marquis 2007). Mais interessante ainda, por ser um sistema comum, com ocorrência em vários biomas distintos, tanto tropicais quanto temperados, esse modelo permite avaliar o quanto podem ser condicionais os resultados das interações entre animais e plantas dependendo de variação sazonal e espacial. A análise em distintos gradientes geográficos pode também revelar se essas relações animais-plantas são filogeneticamente conservativas, ou seja, o grau de modificação na diversidade de espécies interagindo e a semelhança taxonômica entre os grupos. A variação na diversidade poderia interferir nos resultados finais das relações ecológicas estabelecidas (Thompson 2005). Estudos como esses envolvem uma enorme multidisciplinaridade, pois usam ferramentas da geografia, geologia, botânica, zoologia, genética, estatística e ecologia. Entretanto, revelam o quão importantes são os estudos de história natural e comportamento animal. A ecologia comportamental é hoje uma tendência agregadora que, a partir de exemplos simples e do estudo do comportamento, busca indicar diretrizes consistentes para a manutenção de comunidades ecológicas viáveis, ou seja, ainda com chances de terem sua biodiversidade de interações preservada.

Figura 2 – Interação entre animais e plantas

A – Relações iniciais em um sistema trófico comum em interações animais- plantas; onde o produtor afeta os seus consumidores seja por seu valor nutricional ou defesas contra a ação de herbívoros, seja por oferecer ou reduzir as chances de ocorrência de microhabitats. B – Numa visão mais ampla notamos que as forças topo-base (predadores e parasitóides), sempre presentes, irão afetar as relações inicialmente observadas (em A), podendo ter impacto até mesmo sobre as defesas induzidas das plantas contra a ação de herbívoros. C

• Em uma perspectiva mais realista admite-se que cada sistema multitrófico pontual (como em B) afeta e é afetado por outros sistemas em seu habitat,

caracterizando uma rede de interações que pode contar com maior ou menor conectividade, ao que se convencionou chamar de “biodiversidade interativa”. Em cada uma das conexões (setas), a compreensão da função do comportamento dos animais relacionados é fundamental para que possamos entender o resultado final (valor adaptativo) das interações sobre cada agente conectado.

Fonte: Artigo Universidade Federal de Uberlândia, Instituto de Biologia

ECOLOGIA DE POPULAÇÕES

A ecologia necessita da colaboração dos cidadãos para manter equilíbrio qualitativo entre os seres vivos e nichos ecológicos. Dessa forma, encontram-se diferentes maneiras de conceituar o termo população nos livros didáticos. Segundo o Professor Marcus Vinícius Vieira, do Instituto de Biologia da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), populações são definidas como conjuntos de indivíduos da mesma espécie. São consideradas propriedades com maior nível abstrato e fluído do que células ou organismos vivos. Seus limites estão nas pequenas chances de haver cruzamento com outras espécies. Portanto, pode-se conceituar a população como: "Indivíduos da mesma espécie em uma área específica, ou sob investigação". Os limites da população podem ser: naturais, dependendo do escopo geográfico do habitat, ou arbitrariamente definido pelos pesquisadores. As populações estão separadas por zonas de isolamento especial, onde promovem ações para defender as sociedades em que vivem. Cada espécie possui inúmeras populações nas distribuições geográficas correspondentes à mesma família.

O que é a Ecologia de Populações?

 O estudo de como e por que a distribuição, abundância e composição de populações mudam no tempo e no espaço;  Enfoque histórico nas mudanças de abundância no tempo (como modelos de crescimento populacional e ciclos populacionais);  Atualmente enfoque nos aspetos da estrutura e dinâmica espacial (como a dispersão e metapopulações);  A ponte entre a ecologia de organismos e a ecologia de comunidades, e tipicamente inclua as interações de duas espécies (competição, predação, parasitismo). O estudo de populações em relação ao ambiente, afeta e influencia nos meios ambientais sobre a densidade, distribuição, estrutura etária e a variação

do tamanho populacional. Além de, concentrar principalmente nos fatores que afetam quantos indivíduos de uma espécie vivem numa área. Um dos objetivos da disciplina é manter o balance entre a teoria e aplicações práticas da ecologia de populações. “…o lugar onde o mundo imaginário do matemático e o mundo real do biólogo cruzam.” Sharon Kingsland (1995).

Problema das Mudanças Climáticas

Aspectos temporais são pontos indispensáveis no ordenamento dinâmico das populações. Com o desequilíbrio ecológico, as tragédias naturais aumentam e destroem espécies que nem ao menos foram conhecidas ou classificadas de acordo com as regras de taxonomização ambiental científica. Sabe-se que na biologia, a taxonomia é o ramo responsável pela identificação e classificação de todos os animais e plantas que habitam a Terra, com base nas diferentes características que estes partilham entre si.

que algumas têm efeitos bem mais marcantes que outras, podendo ser devido à sua representatividade que pode ser somada à importância da função que desempenham. Estas espécies de maior importância, conhecidas como espécies-chave, são fortes reguladoras do funcionamento e, consequentemente, da estrutura e da própria evolução das comunidades. Em função disso, alterações nas abundâncias das espécies componentes provocam modificações de diferentes circunstâncias que se propagam no espaço e no tempo, alterando o funcionamento e o destino das comunidades a que pertencem. Do mesmo modo que nas populações, as comunidades também têm estruturas que nos falam sobre suas propriedades e funcionamentos. Pode-se representá-las através da frequência relativa das diferentes espécies de plantas e animais, de suas similaridades morfológicas e/ou dos grupos funcionais, como as categorias alimentares, a que pertencem. Para viabilizar o estudo de comunidades, geralmente são tratados grupos de organismos específicos, como as plantas de uma floresta, herbívoros da savana, peixes dos recifes de coral, predadores e suas presas. Uma comunidade pode ser caracterizada por dois atributos, a composição e a estrutura. Para definir a composição podemos distinguir várias características como a abundância (número de indivíduos que apresenta uma comunidade por superfície ou volume), a diversidade (variedade de espécies que constituem uma comunidade) e dominância (referente àquela espécie que sobressai na comunidade, seja pelo número de organismos, o tamanho). A estrutura numa comunidade pode ser definida pelos patrões espaciais da distribuição, ou seja, os estratos presentes, por exemplo, estrato arbustivo e estrato arbóreo.

Figura 4 – Populações de espécies

Fonte: Autor Desconhecido

Além dos pressupostos, a Biologia da Conservação adota três principais diretrizes (Groom, Meffe& Carroll 2006):

(I) A evolução é o axioma básico que unifica toda a biologia (papel evolutivo);

(II) o mundo ecológico é dinâmico e comumente não está em equilíbrio (O teatro ecológico, ou o contexto ecológico);

(III) a presença humana deve ser incluída no planejamento da conservação (humanos são parte do jogo).

A Biologia da Conservação complementa as disciplinas aplicadas, fornecendo uma abordagem mais teórica e geral para a proteção da diversidade biológica. Difere das outras disciplinas porque leva em consideração, em primeiro lugar, a preservação a longo prazo de todas as comunidades biológicas e coloca os fatores econômicos em segundo plano.

São alguns objetivos da biologia da conservação:

 Entender os efeitos da atividade humana nas espécies, comunidades e ecossistemas;  Desenvolver abordagens práticas para prevenir a extinção de espécies e, se possível, reintegrar as espécies ameaçadas ao seu ecossistema funcional. Uma vez que grande parte da crise da biodiversidade tem origem na ação exercida pelo homem, a Biologia da Conservação também incorpora ideias e especificidades de várias outras áreas, além da biologia. Por exemplo, legislação e política ambiental dão sustentação à proteção governamental de espécies raras e ameaçadas e de habitats em situação crítica. A ética ambiental oferece fundamento lógico para a preservação das espécies. A biologia de conservação tenta fornecer respostas às questões específicas aplicáveis a situações reais. Tais questões são levantadas no processo de determinar as melhores estratégias para proteger espécies raras, delinear reservas naturais, iniciar programas de reprodução para manter a variação genética de pequenas populações e harmonizar as preocupações conservacionistas com as necessidades do povo e do governo local.

Os biólogos e outros conservacionistas de áreas afins são pessoas adequadas para fornecer a orientação que os governos, as empresas e o público em geral necessitam quando têm de tomar decisões cruciais. Embora alguns biólogos conservacionistas possam hesitar em fazer recomendações sem ter conhecimento detalhado das especificidades de um caso, a urgência de muitas situações pede decisões com base em determinados princípios fundamentais da biologia.

Figura 5 – Conservação do sistema ecológico

Fonte: Autor Desconhecido