Eco102

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]