Ecologia de Populações

Prof. Dr. Harold Gordon Fowler popecologia@hotmail.com

Princípios, leis ou regularidades da Ecologia?

Uma lei científica retrata uma regularidade que se aplica a todos os membros de uma classe ampla de fenômenos;

As leis não são teorias que têm confirmação a um grau elevado

As leis são afirmações de padrões da natureza

As teorias são maneiras de explicar esses padrões

As hipóteses têm o potencial de virar ou teorias ou leis, dependentes de sua natureza

O que é uma lei científica?

O exemplo clássico de uma lei científica é a Lei da Gravidade, proposta por Isaac Newton em 1687

A lei quantifica a atração gravitacional entre dois corpos, mas não proporciona uma explicação do por que da atração e meramente descreve o padrão observado

A Lei da Gravidade de Newton

A ecologia é frequentemente percebida pelas outras ciências como bagunça, e não muita rigorosa, pelo menos no sentido matemático. Isso se deve parcialmente ao fato de que é uma ciência nova, lidando com interações altamente complicadas, como uma falta consequente de financiamento. Em tempos recentes, debates foram travados de que se existem leis na ecologia ou evolução que poderiam ser análogas as leis das ciências físicas (como as leis de movimentação de Newton). Muitas leis candidatas foram propostas desde o século 19. Até agora, as leis ecológicas propostas têm suficientes exceções que tal vez devemos usar o termo princípio ou regularidade em vez de lei

Princípios, leis ou regularidades da Ecologia?

Essa regra proposta por Joel Asaph Allen em 1877 afirma que a forma corporal varia dentro de uma espécie animal. Certas extremidades são menos compridas nos indivíduos que ocorrem nas partes mais frias da amplitude geográfica da espécie, para a conservação do calor

Princípio, lei ou regularidade de Allen

Essa regra proposta por Christian Bergmann em 1847, com várias reformulações posteriores, afirma que dentro de uma espécie, os indivíduos que morrem em latitudes mais boreais tendem ser maiores que as espécies de latitudes menores

Vários mecanismos foram propostas para explicar a regra de Bergmann

Princípio, lei ou regularidade de Bergmann

A explicação melhor vem em termos da termodinâmica

A troca de calor se relaciona mais com área superficial do que o volume.

Os animais tendem ter uma razão menor de área superficial ao volume.

As latitudes maiores tendem ter temperaturas mais frias do que as latitudes menores.

Por isso os animais maiores são selecionadas em latitudes maiores.

Princípio, lei ou regularidade de Bergmann

Proposta por Ronald Fisher em 1930

E afirma que a “taxa de aumento de aptidão de qualquer organismo em qualquer momento é igual a sua variância genética nesse momento”

Princípio, lei ou regularidade da Teorema Fundamental de Fisher

Pela teorema, a adaptação é uma função da variação genética

Fisher acreditou que essa ideia foi fundamental porque suas equações demonstram que a seleção natural sempre atua de forma que as proles que são mais adaptadas ao ambiente da geração dos pais do que seus pais

Porém, outros fatores, como a deriva genética, podem afeitar negativamente a aptidão da geração filial

Princípio, lei ou regularidade da Teorema Fundamental de Fisher

Proposta originalmente por Constant Wilhelm Lambert Gloger (1883), essa rega afirma que os pigmentos mais obscuros aumentam em raças de animais que vivem em locais quentes e úmidos. (Essa regra frequentemente é usada para explicar a distribuição geográfica original das raças humanas). Originalmente, essa regra afirmou que os pigmentos mais obscuros aumentaram com o aumento da exposição a luz solar, e por isso, que a pigmentação obscura diminua com o aumento da latitude. Essa ideia foi aplicada frequentemente as populações humanas.

Princípio, lei ou regularidade de Gloger

Princípio, lei ou regularidade de Gloger

Considerada como o primeiro princípio da Biogeografia As espécies devem ter “melhoradas" e "degeneradas" (evoluíram) após sua dispersão do centro de criação A mudança climática deve ter facilitada a disseminação mundial das espécies do centro de origem

Princípio, lei ou regularidade de Buffon

As amplitudes geográficas diminuem desde os polos até o equador.

Exemplo: os mamíferos canadenses têm amplitudes geográficas grandes, mas os mamíferos mexicanos têm amplitudes menores.

Princípio, lei ou regularidade de Rappaport

Esse padrão existe em árvores, peixes, repteis, algumas aves, e mamíferos em quase todos os continentes.

O que pode explicar esse padrão? Variabilidade climática Glaciação

Não funciona bem no hemisfério austral.

Competição

Proposta por Justus von Liebig em 1840

Atualmente essa regra afirma que de todos os fatores abióticos ou bióticos que afeita uma população, somente um ou dois fatores seriam limitantes, ou seja, uma mudança de um desses fatores produz uma mudança na densidade média de equilíbrio da população.

Princípio, lei ou regularidade de Liebig

Essa afirmação implica que uma mudança nesses fatores produz uma mudança na densidade média da população

Os fatores podem ser bióticos ou abióticos

Por exemplo, a limitação de nitrogênio é um problema comum do fitoplâncton oceânico

Princípio, lei ou regularidade de Liebig

Proposta de forma independente por Alfred James Lotka (1925) e Vito Volterra (1926)

E afirma que quando populações se interagem de forma retroalimentativa negativa com os outros componentes do ambiente, a dinâmica cíclica provavelmente aparece

Princípio, lei ou regularidade de Lotka e Volterra

O exemplo clássico da dinâmica clássica é das relações de predador e presa. Quando a densidade da presa aumenta, a população de predador também aumenta, o que resulta numa queda da população da presa

Princípio, lei ou regularidade de Lotka e Volterra

Proposta por Thomas Malthus em 1798, afirma que quando as taxas de natalidade e mortalidade são constantes, uma população cresce ou diminua a uma taxa exponencial

Essa “lei” é fundamental na ecologia e na evolução. Ambos Charles Darwin e Alfred Russel Wallace se inspiram em Malthus para criar o princípio da Seleção Natural

Princípio, lei ou regularidade de Malthus

As regras ecológicas demonstram a relação próxima entre a ecologia e a evolução

Essas regras são mais afirmações sobre as regularidades, mas com bases fortemente evolutivas

Como Theodosius Dobzhansky afirmou: “Nada da biologia tem sentido exceto a luz da evolução”. Essas regras ilustram a relação próxima entre a ecologia e a evolução, e as explicações teóricas das regularidades observadas se apresentam geralmente em termos da seleção natural e a adaptação. As “leis” podem ser ecológicas explicitamente, meras frases das regularidades, mas com uma marca explicita evolutiva.

Evolução dos “Princípios, leis ou regularidades” Ecológicas