Durante nosso curso gastamos um bom tempo
falando sobre fisiologia de animais e plantas,
como células trabalham juntas para formar tecidos
órgãos e sistemas.
Formando um animal ou planta.
Para entender como funciona um organismo
é importante saber o que acontece em todos os níveis.
O mesmo é verdade para ecologia.
Assim, como chegamos bem perto ou longe de um organismo,
também faremos o mesmo com a terra.
Dependendo do tipo de lente de aumento,
entenderemos diferentes aspectos do nosso planeta.
Podemos olhar para uma espécie,
como convive na mesma área geográfica.
Isso é ecologia das populações.
Também têm ecologia comunitária,
onde observamos diferentes organismos no mesmo local,
e vemos como interagem.
Observando de longe, conseguimos estudar ecologia dos ecossistemas.
Que é o estudo da interação entre seres vivos e não-vivos,
e como interagem com o ecossistema.
Ecologia das populações,
é o estudo das espécies dentro de um grupo
que interage principalmente entre si.
Queremos entender porque populações
são diferentes em determinado período e local, e iguais em outro.
Mas como, e porque, essa informação pode ser relevante?
É muito importante para todo mundo.
Veja por exemplo, o surto da Febre do Nilo Ocidental,
que atingiu Dallas, Texas, nos Estados Unidos, no verão de 2012.
Na cidade de Dallas, 12 pessoas
morreram por causa desse vírus,
e quase 300 pessoas foram infectadas.
Porém, em 2011, em todo o estado do Texas,
foram reportados somente 27 casos da febre e somente 2 mortes.
Isso parece significativo.
O que houve?
Acontece que é um problema de ecologia de populações.
O transmissor da doença é um mosquito,
e em 2012, houve um aumento de sua população em Dallas
permitindo a propagação da doença.
Porque houve esse aumento em 2012?
E porque aconteceu somente no Texas e não em outro estado,
como Nova Jersey?
A resposta está na ecologia das populações.
(música animada rápida)
Antes de resolvermos esse mistério,
devemos entender os fundamentos da ecologia das populações.
Primeiro, população é um grupo de indivíduos
da mesma espécie que interage regularmente.
Essa interação entre indivíduos depende diretamente da geografia.
Você interage muito mais com pessoas próximas
do que pessoas que estão longe.
As pessoas que estão próximas
serão aqueles que irão competir por comida, habitat,
companheiros e tudo o mais.
Para entender o porquê das populações serem diferentes
de um período e em locais diferentes,
um ecologista deve saber algumas coisas sobre a população.
Como a densidade populacional.
Neste exato momento, quantos mosquitos
podem entrar em contato um com o outro, na cidade de Dallas?
A densidade de uma população pode mudar devido a diferentes fatores
bem intuitivos:
aumenta, quando novos indivíduos
nascem ou imigram, mudam-se para o local.
Ou diminui, por causa de mortes ou emigração,
quando indivíduos saem do local.
Um ecologista de populações
também precisa conhecer o arranjo geográfico
dos indivíduos em uma população,
qual a dispersção da população?
Os mosquitos ficam todos amontoados?
São distribuídos igualmente na cidade?
Existe algum tipo de espaço aleatório?
As respostas dessas perguntas, pintam um retrato da população
em determinado momento.
Para resolver um quebra-cabeça como o surto do Nilo,
devemos estudar como a população mudou ao longo do tempo,
investigando o princípio central da ecologia das populações.
Crescimento populacional.
Há muitos fatores que atuam no crescimento populacional,
e são diferentes de um organismo para outro.
Por exemplo, fecundidade.
Quantos filhotes podem gerar durante toda a vida,
é um dado muito importante para o tamanho da população.
Por exemplo, porque populações de mosquitos crescem rapidamente,
enquanto o rinoceronte-negro nunca se recupera
da caça predatória?
Primeiro, mosquitos conseguem gerar dois mil descendentes,
durante toda sua vida, que é 2 semanas.
Já um rinoceronte pode viver de 5 a 40 anos.
Normalmente uma população não cresce
até o máximo que pode, e não pode crescer indefinidamente.
Para entender quão rápido ou devagar,
qual o máximo ou mínimo, que uma população pode cresce,
devemos olhar os fatores que controlam o crescimento.
Os fatores são chamados de
fatores limitantes.
Digamos que você é um mosquito de Dallas em 2011,
antes do surto.
A taxa de crescimento era bem menor do que 2012,
algo estava impedindo esse crescimento.
Quais eram os fatores limitantes?
Temos que saber do que o mosquito precisa
para viver e se reproduzir com sucesso.
Primeiro, precisa de comida.
Mosquitos se alimentam de muitas coisas.
Mas para você reproduzir, e se for uma fêmea,
você precisa de sangue.
Você precisa achar um vertebrado e sugar seu sangue.
Não acho que tenha falta de vertebrados
andando por ai em Dallas.
Tenho bons amigos de Dallas que são vertebrados.
Você até poderia se alimentar deles.
Depois, temperatura.
Mosquitos são ectotérmicos, para que você
fique ativo, deve estar quente.
O estado do Texas é bem quente, 2011 e 2012 não foi exceção.
De fato, 2012 foi exceptionalmente quente
o que acelera o ciclo de vida do mosquito.
Outro fator limitante para desconsiderar,
para os mosquitos de Dallas.
Vamos continuar.
Se você é um mosquito fêmea, deve achar um bom mosquito macho para acasalar,
com emprego e carro próprio,
pois Dallas é uma cidade bem grande.
Isso não é difícil de encontrar!
Os machos formam uma nuvem de mosquitos,
ao anoitecer, na época de acasalamento,
a fêmea têm que achar uma nuvem de machos mais próxima,
e voar nela para poder acasalar.
Muito fácil.
Próximo fator, espaço.
Certo!
Temos uma pista importante aqui.
Mosquitos têm que colocar seus ovos em água parada,
as larvas de mosquito odeiam
água da chuva caindo na sua poça da água,
onde moram.
O verão de 2012 em Dallas teve uma seca bem grave,
havia muita água parada,
onde as larvas dos mosquitos se deram muito bem,
muitos estavam infectados com o vírus do Nilo.
Quando vemos esta evidência,
podemos ver 2 fatores limitantes,
para o crescimento populacional dos mosquitos,
que foram removidos em 2011.
Os fatores limitantes de temperatura e espaço.
Estava muito quente,
e haviam muitos locais para que pudessem procriar.
Ecologistas populacionais agrupam estes fatores limitantes,
em duas categorias diferentes.
Dependente e independente de densidade,
Para poder saber
se o crescimento populacional é controlado
pelo número de indivíduos,
ou se é controlado por outra coisa.
Isso é importante
pois influencia a capacidade de carga
do habitat dos mosquitos.
Que é o número dos indivíduos que um habitat pode sustentar,
com os recursos que possui.
Limitações dependentes de densidade são fatores que inibem o crescimento,
devido ao estresse ambiental resultante do tamanho populacional.
Por exemplo, pode não haver
comida, água e espaço suficiente para todos.
Ou, como existem muitos indivíduos,
a população de um predador aumenta,
ajudando a diminuir a população de mosquitos.
Doenças podem ser limitantes dependente de densidade.
Indivíduos morando no mesmo local,
podem espalhar rapidamente a infecção.
Os mosquitos em Dallas,
não ficaram sem vertabrados para se alimentarem,
mas digamos que o aumento da população local de mosquitos,
resultou no aumento
de morcegos Tadarida brasiliensis,
que é o mamífero voador oficial do Texas,
Eles se alimentam de insetos.
Seriam um fator limitante dependente de densidade.
Aumento de mosquitos, gera o aumento de morcegos,
que diminui os mosquitos.
É bem simples.
Quando limitações dependentes atuam,
ocorre a limitação do crescimento
ou seja, a capacidade máxima de carga do habitat foi atingida.
Fatores limitantes independentes de densidade,
não dependem do número de indivíduos,
ou da densidade da população.
Muitas vezes essas limitações
estão associadas com catástrofes.
Erupção vulcânica, monções, um acidente como Chernobil.
Ou seja, algo drástico altera o estilo de vida da população,
fazendo com que fique difícil sobreviver.
Os eventos podem não ser tão dramáticos.
Voltando aos mosquitos, digamos que em 2013 houve uma tempestade enorme.
Chuvas torrenciais todos os dias durante 3 meses.
Isso irá perturbar os ovos de mosquitos,
que vivem em águas paradas.
Assim o número de mosquitos nascidos será muito menor.
Agora, se a temperatura diminuísse de repente,
e fosse um verão atípico e gelado,
o crescimento do inseto diminuiria.
Falando sério, existem um bilhão e meio de situações,
grandes ou pequenas, que poderiam alterar
a capacidade de carga da população,
ou até mesmo fatores externos.
O trabalho do ecologista populacional é descobrir quais são esses fatores.
É para isso que serve matemática.
A matemática diz que qualquer população
pode crescer exponencialmente,
a não ser que algo impeça isso.
Crescimento exponencial quer dizer que a população cresce,
a uma taxa proporcional ao tamanho da população.
No começo de 2012,
poderíamos ter mil mosquitos em Dallas,
mas após um mês temos 3 mil.
Temos 3 vezes mais mosquitos reproduzindo,
a população cresceu 3 vezes mais rápido,
quando era apenas mil.
Então ficamos com 9 mil,
a população cresce agora, 3 vezes mais rápido,
quando tinha 3 mil mosquitos.
E assim continua até o infinito.
Neste cenário os mosquitos
não estão ligando para a capacidade de carga.
Nada pode parar eles!
Mas isso não acontece,
Quero dizer, pode acontecer por um tempo.
Humanos estão na curva exponencial de crescimento,
desde a Revolução industrial.
Eventualmente, algo irá segurar o crescimento populacional.
Pode ser um fator dependente de densidade,
como falta de alimento ou uma epidemia.
Ou um fator independente,
como um asteróide que extermina um continente inteiro.
Mas, a curva de crescimento exponencial não pode continuar para sempre.
Quando os fatores começam a atuar,
a população cresce somente logisticamente.
Quer dizer que a população está limitada,
á capacidade de carga do habitat,
o que não quer dizer muito.
Veja como o gráfico se achata aqui no topo,
o fator que gera essa platô é, quase sempre,
uma limitação dependente de densidade.
Logo, a taxa do crescimento populacional dos mosquitos,
irá diminuir pois irão ficar sem comida ou sem espaço.
Quando os números se estabelecerem
este será o número da capacidade de carga,
da população de mosquitos, de um habitat particular.
Vamos aplicar todas essas idéias,
usando uma equação simples, que irá permitir
calcular o crescimento populacional de qualquer coisa.
Eu sei que é matemática, mas preste atenção, isso é importante!
A cidade de Dallas está dependendo de você!
Vamos calcular o crescimento populacional do mosquito de Dallas,
durante o período de 2 semanas.
Precisamos da taxa de crescimento, isso é R, e é igual ao
número de nascimentos,
menos o número de mortes.
Então dividimos pelo número inicial da população.
Que podemos chamar de N.
Digamos que o número inicial
de mosquitos é cem.
Cada mosquito vive durante duas semanas.
O número de mortes é aproximadamente 100.
Metade dos mosquitos é fêmea, então cinquenta mosquitos.
Podem produzir 2 mil filhotes durante sua vida,
então multiplicamos por 2 mil.
Nossa.
50 mosquitos mamães multiplicado por 2 mil bebês por mamãe.
que é igual a 100 mil bebês mosquitos.
Quando colocamos os números na equação,
lembre que isso é tudo suposição,
vamos resolver o problema dos mosquitos de Dallas.
Em 2 semanas, a população tinha cem mil bebês,
e somente 100 morreram.
Se fizer as contas, a taxa de crescimento populacional
é de 999.
Quer dizer que para cada mosquito
no começo de 2 semanas,
existem 999 mais mosquitos
no final de duas semanas.
Isso é um aumento de 99 800 por cento.
Pelo martelo de Thor!
Mas nossos números são hipotéticos,
mas dá pra ter uma idéia de quanto uma população,
pode sair do controle,
quando todos os fatores que falamos começam a agir.
Vocês ainda não viram a bagunça
que é o gráfico da população humana,
durante os dois últimos milênios.
[Traduzido por: Claudia Alves]