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Conteúdo principal

Revisão de ecologia das populações

Termos-chave

TermoSignificado
PopulaçãoGrupo de indivíduos que pertencem à mesma espécie e vivem na mesma área; por exemplo, os gatos de rua da cidade de Nova Iorque
Ecologia das populaçõesEstudo ecológico de como fatores bióticos (seres vivos) e abióticos (seres não vivos) influenciam na densidade, na dispersão e no tamanho de uma população
Tamanho populacional (N)O número de indivíduos da população; por exemplo, 500 cervos em uma floresta (N=500)
DensidadeO número de indivíduos por unidade de área ou volume; por exemplo, 100 cervos por acre de terra em uma floresta
Fator dependente da densidadeRefere-se a qualquer característica que altere o tamanho populacional (N) e que tenha sido afetada pela densidade populacional; por exemplo, competição
Fator independente da densidadeRefere-se a qualquer característica que altere o tamanho populacional (N), mas que não tenha sido afetada pela densidade populacional; por exemplo, desastres naturais como um terremoto
DispersãoO padrão de espaçamento entre indivíduos dentro dos limites de uma população; por exemplo, uma dispersão agregada
Capacidade de carga (K)O tamanho populacional máximo (N máximo) que pode ser sustentado pelos recursos disponíveis em um ambiente; por exemplo, K=10 para os crocodilos em um pântano
Crescimento exponencialCrescimento de uma população em um ambiente ideal de recursos ilimitados; por exemplo, bactérias deixadas durante a noite em uma placa de Petri enriquecida com nutrientes
Crescimento logísticoEstabilização do crescimento exponencial decorrente do limite de recursos; por exemplo, a população humana atual

Quantos coelhos há em uma ilha?

Imagine que você é um especialista em ecologia das populações que foi enviado a uma ilha recém-descoberta no Oceano Pacífico. Sua especialidade é estudar várias populações de coelhos em continente. No entanto, agora, sua tarefa é sair e responder a um monte de novas perguntas relacionadas à ecologia das populações dos coelhos desta nova ilha. Quais são as coisas que você, como um ecologista populacional, estaria interessado em descobrir?
Em primeiro lugar, você precisa descobrir quantos coelhos há na população. Na ecologia das populações, o tamanho populacional, simbolizado por N, é o número total de indivíduos da população. Por exemplo, se houver 100 coelhos na ilha, o tamanho populacional será de 100, ou N=100.
No entanto, e se você quisesse saber mais do que apenas quantos coelhos há na ilha? Às vezes, o valor mais interessante para um ecologista não é somente o tamanho da população, mas também como o tamanho populacional está distribuído ou disperso em uma determinada área. Nesse caso, algumas perguntas de interesse seriam:
  • Como exatamente a população está espalhada em uma determinada área?
  • Há uma concentração maior de coelhos em uma área específica da ilha? Ou eles estão mais uniformemente espalhados por toda a ilha?
Para responder a essas novas perguntas, um ecologista examinaria a densidade da população, ou seja, o número de indivíduos por unidade de área ou volume.
Uma foto em preto e branco de muitos coelhos em uma pradaria empoeirada. Muitos dos coelhos estão bebendo lado a lado em torno de um pequeno bebedouro.
Como os coelhos estão dispersos nesta imagem? Imagem da Wikimedia Commons, domínio público.
Por exemplo, imagine que a única fonte de alimento para os coelhos se encontre no topo de uma colina no centro da ilha. Agora, você pode fazer (e responder a) perguntas como:
  • Como é a distribuição dos coelhos pela ilha? Com uma única fonte de alimento, eles provavelmente estariam todos abarrotados no centro da ilha.
  • E se houvesse muitas fontes de alimento espalhadas pela ilha? Como isso mudaria a distribuição da população de coelhos? Neste caso, esperaríamos ver uma população de coelhos mais uniformemente espalhada pela ilha.
Para entender melhor as diferentes maneiras possíveis de distribuição das populações dentro de uma determinada área, um ecologista pode se concentrar na dispersão da população, ou no padrão de espaçamento entre indivíduos dentro dos limites de uma população. Em ecologia, os indivíduos de uma população podem estar distribuídos de três maneiras gerais: dispersão uniforme, aleatória ou agregada.
Muitas vezes, a dispersão de indivíduos em uma população fornece mais informações sobre como eles interagem uns com os outros—e com seu ambiente—do que uma simples medição de densidade.

Dinâmica populacional

Além de conhecer a densidade e a dispersão de uma população, outro fator importante para se estudar em ecologia das populações é como o tamanho populacional (N) varia ao longo do tempo. É importante lembrar que a ecologia é um estudo dinâmico, o que significa que envolve observar as variações que acontecem em grupos de organismos, e como essas mudanças afetam suas constantes interações com os fatores bióticos e abióticos do ambiente.
Os ecologistas usam uma variedade de métodos matemáticos para modelar a dinâmica populacional (como populações variam em tamanho e composição ao longo do tempo). Vejamos alguns exemplos dessas dinâmicas e de como elas poderiam ser aplicadas aos coelhos da ilha.

Crescimento exponencial

Alguns modelos representam o crescimento populacional sem restrições ambientais, em que o tamanho populacional (N) está passando por crescimento exponencial. Em outras palavras, este modelo mostra o crescimento de uma população em um ambiente ideal com recursos ilimitados. Em um gráfico que modela o crescimento populacional, isso pode ser representado por uma curva em forma de J.
Gráfico da população de coelhos experimentando uma curva de crescimento exponencial em forma de J
Crédito da imagem: "Limites ambientais para o crescimento populacional: Figura 1 (modificada)", por OpenStax College, Biologia, CC BY 4.0.
Por exemplo, se os coelhos na ilha tivessem recursos ilimitados (por exemplo, comida, água, abrigo, parceiros), seu tamanho populacional (N) continuaria a crescer exponencialmente. Neste mundo "perfeito" de recursos ilimitados, não há restrições ambientais para reduzir seu tamanho populacional (N) e, portanto, a ilha, dado tempo suficiente, estaria repleta de coelhos pulando por toda parte!

Crescimento logístico

Na realidade, é difícil para qualquer população (inclusive para os coelhos) sustentar um crescimento exponencial por longos períodos de tempo porque os recursos naturais são limitados. Neste caso, o que aconteceria com a população de coelhos depois de ela começar a enfrentar essas limitações de crescimento? Para responder a essa pergunta, podemos usar um modelo de crescimento diferente, utilizado por ecologistas, conhecido como modelo de crescimento logístico.
No modelo de crescimento logístico, a população experimenta uma estabilização do crescimento exponencial devido ao limite de recursos. Por sua vez, a forma do gráfico que modela o crescimento populacional, que antes era uma curva em forma de J, agora muda para uma curva em forma de S.
Gráfico da população de coelhos experimentando uma curva de crescimento logístico em forma de S
Crédito da imagem: "Limites ambientais para o crescimento populacional: Figura 1 (modificada)", por OpenStax College, Biologia, CC BY 4.0.
O que exatamente determina essa "estabilização" no crescimento populacional? Em ecologia das populações, a capacidade de carga, simbolizada por K, representa o tamanho populacional máximo que pode ser sustentado pelos recursos disponíveis em um ambiente. Uma vez que a capacidade de carga (K) é atingida, as populações tendem a oscilar em torno de (K), com o tamanho da população ligeiramente aumentando ou diminuindo periodicamente com base nos recursos disponíveis no meio ambiente.

Regulação do crescimento populacional

Como você viu no modelo de crescimento logístico, o crescimento da população de coelhos, junto com o crescimento de todas as outras populações, sempre acabará enfrentando algum tipo de resistência ao crescimento, principalmente quando a população atinge a capacidade de carga (K). Como um ecologista populacional, também vale a pena tentar descobrir quais são exatamente os fatores que regulam, ou influenciam, o tamanho e o crescimento populacional dos coelhos?
O crescimento populacional dos coelhos é influenciado por dois fatores principais–fatores dependentes da densidade, em que a densidade da população de coelhos em um determinado momento afeta sua taxa de crescimento, e fatores independentes da densidade, que influenciam na taxa de crescimento da população de coelhos independentemente de sua densidade populacional.
Na tabela abaixo, são apresentados exemplos de fatores dependentes da densidade. Com esses fatores, um aumento na densidade populacional faz com que cada um desses fatores exerça uma influência ainda maior no tamanho populacional (N).

Fatores dependentes da densidade

FatorExplicaçãoCoelhos da ilha
CompetiçãoEm populações superlotadas, o aumento da densidade populacional intensifica a competição por recursos e pode causar uma diminuição no tamanho populacional (N)Muitos coelhos = muita competição por recursos limitados
PredaçãoÀ medida que a população de presas aumenta em densidade, os predadores podem ter mais fácil acesso a essa espécie para se alimentarem delaMuitos coelhos = muitos alvos fáceis para felinos predadores na ilha
DoençaEm populações densas, as doenças podem se espalhar mais rapidamente e causar uma diminuição no tamanho populacional (N)Muitos coelhos = muitos hospedeiros para doenças

Fatores independentes da densidade

Os fatores independentes da densidade são bastante diferentes. Muitos fatores abióticos (seres não vivos) influenciam na taxa de mortalidade de uma população independentemente de sua densidade, inclusive o clima, os desastres naturais e a poluição. Um único coelho pode morrer em um terremoto catastrófico em uma ilha, independentemente de quantos coelhos possam haver naquela área. Suas chances de sobrevivência são as mesmas, quer sua densidade populacional seja alta ou baixa, o que exemplifica um fator independente da densidade.
Como você pode ver, a ecologia das populações envolve muito mais do que apenas contar coelhos em uma ilha. Em vez disso, com uma compreensão profunda de todos os diferentes fatores que afetam a população de coelhos, você, como um ecologista populacional, pode agora descrever as variações dinâmicas que ocorrem na população e, mais importante, até mesmo prever variações futuras com base no que já se sabe sobre a dinâmica populacional passada e presente dos coelhos. Vamos para a próxima ilha!

Equívocos comuns

  • Alunos podem equivocadamente pensar que, assim que uma população atinge sua capacidade de carga (K), ela para de variar em tamanho populacional. Isso definitivamente não é verdade em ecologia das populações! As populações não permanecem constantemente na capacidade de carga (K). Lembre-se de que a ecologia é um estudo dinâmico que sempre envolve fatores em constante mudança que influenciam as populações e seu crescimento. Os tamanhos populacionais mais estáveis oscilam em torno de K, em vez de permanecer exatamente neste valor.4
  • Os alunos podem erroneamente pensar que os modelos de crescimento populacional sejam exclusivamente exponenciais ou logísticos, mas isso não é assim! As taxas de crescimento populacional não são exclusivamente exponenciais ou logísticas em seu padrão de crescimento. Os modelos de crescimento populacional estão em um espectro que pode variar de exponencial a logístico. Os padrões de crescimento costumam oscilar entre o crescimento puramente exponencial e puramente logístico.
  • Os alunos podem equivocadamente pensar que o tamanho populacional está sempre aumentando. No entanto, os tamanhos populacionais nem sempre estão crescendo. Às vezes, uma população pode enfrentar problemas suficientemente sérios que diminuam o tamanho populacional (N). Uma diminuição no tamanho populacional é causada por uma taxa de crescimento negativa, que pode decorrer de uma variedade de fatores, como doenças, fome ou desastres naturais que levam a mortes generalizadas em um determinado período de tempo.

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