Os ecologistas estudam como os organismos interagem com seus ambientes na Terra. Ecologia populacional é um campo de estudo mais especializado de como e por que as populações desses organismos mudam com o tempo.
À medida que a população humana cresce no século 21, as informações coletadas da ecologia populacional podem ajudar no planejamento. Também pode ajudar nos esforços para preservar outras espécies.
Definição de Ecologia Populacional
Dentro biologia populacional, O termo população refere-se a um grupo de membros de uma espécie que vive na mesma área.
A definição de ecologia populacional é o estudo de como vários fatores afetam o crescimento populacional, as taxas de sobrevivência e reprodução e o risco de extinção.
Características da Ecologia Populacional
Os ecologistas usam vários termos para entender e discutir populações de organismos. Uma população é um tipo de espécie que reside em um determinado local. Tamanho da população representa o número total de indivíduos em um habitat. Densidade populacional refere-se a quantos indivíduos residem em uma determinada área.
Tamanho da população é representado pela letra N e é igual ao número total de indivíduos em uma população. Quanto maior a população, maior sua variação genérica e, portanto, seu potencial de sobrevivência a longo prazo. O aumento do tamanho da população pode, no entanto, levar a outros problemas, como o uso excessivo de recursos, levando a uma queda populacional.
Densidade populacional refere-se ao número de indivíduos em uma determinada área. Uma área de baixa densidade teria mais organismos espalhados. Áreas de alta densidade teriam mais indivíduos vivendo mais próximos, levando a uma maior competição de recursos.
Dispersão da População: Rende informações úteis sobre como as espécies interagem umas com as outras. Os pesquisadores podem aprender mais sobre as populações estudando a maneira como são distribuídas ou dispersas.
A distribuição populacional descreve como os indivíduos de uma espécie se espalham, quer vivam próximos uns dos outros ou distantes, ou agrupados em grupos.
- Dispersão uniforme refere-se a organismos que vivem em um território específico. Um exemplo seriam os pinguins. Os pinguins vivem em territórios e, dentro desses territórios, os pássaros se distribuem de maneira relativamente uniforme.
- Dispersão aleatória refere-se à disseminação de indivíduos, como sementes dispersas pelo vento, que caem aleatoriamente após viajar.
- Dispersão aglomerada ou aglomerada refere-se a uma queda direta de sementes no solo, em vez de serem carregadas, ou a grupos de animais que vivem juntos, como rebanhos ou escolas. Cardumes de peixes exibem essa forma de dispersão.
Como o tamanho da população e a densidade são calculados
Método Quadrat: Idealmente, o tamanho da população poderia ser determinado pela contagem de cada indivíduo em um habitat. Isso é altamente impraticável em muitos casos, senão impossível, de modo que os ecologistas muitas vezes precisam extrapolar essas informações.
No caso de organismos muito pequenos, motores lentos, plantas ou outros organismos não móveis, os cientistas usam o que é chamado de quadrat (não "quadrante"; observe a grafia). Um quadrat envolve a marcação de quadrados do mesmo tamanho dentro de um habitat. Freqüentemente, barbante e madeira são usados. Então, os pesquisadores podem contar mais facilmente os indivíduos dentro do quadrado.
Quadrados diferentes podem ser colocados em áreas diferentes para que os pesquisadores obtenham amostras aleatórias. Os dados coletados da contagem de indivíduos nos quadrantes são então usados para extrapolar o tamanho da população.
Marcar e recapturar: Obviamente, um quadrat não funcionaria para animais que se movem muito. Então, para determinar o tamanho da população de organismos mais móveis, os cientistas usam um método chamado marcar e recapturar.
Nesse cenário, animais individuais são capturados e marcados com uma etiqueta, faixa, tinta ou algo semelhante. O animal é devolvido ao seu ambiente. Então, em uma data posterior, outro conjunto de animais é capturado, e esse conjunto pode incluir aqueles já marcados, bem como animais não marcados.
O resultado da captura de animais marcados e não marcados dá aos pesquisadores uma razão para usar e, a partir disso, eles podem calcular o tamanho estimado da população.
Um exemplo desse método é o do condor da Califórnia, no qual indivíduos foram capturados e marcados para acompanhar o tamanho da população dessa espécie ameaçada. Este método não é ideal devido a vários fatores, portanto, métodos mais modernos incluem rastreamento de animais por rádio.
Teoria da Ecologia Populacional
Thomas Malthus, que publicou um ensaio que descreveu a relação da população com os recursos naturais, formou a primeira teoria da população ecologia. Charles Darwin expandiu isso com seus conceitos de “sobrevivência dos mais aptos”.
Em sua história, a ecologia contou com os conceitos de outras áreas de estudo. Um cientista, Alfred James Lotka, mudou o curso da ciência quando surgiu com o início da ecologia populacional. Lotka buscou a formação de um novo campo da “biologia física” no qual incorporou uma abordagem sistêmica para estudar a relação entre os organismos e seu ambiente.
O bioestatístico Raymond Pearl observou o trabalho de Lotka e colaborou com ele para discutir as interações predador-presa.
Vito Volterra, um matemático italiano, começou a analisar as relações predador-presa na década de 1920. Isso levaria ao que foi chamado Equações de Lotka-Volterra que serviu de trampolim para a ecologia matemática de populações.
Entomologista australiano A.J. Nicholson liderou os primeiros campos de estudo sobre fatores de mortalidade dependentes de densidade. H.G. Andrewartha e L.C. Birch continuaria descrevendo como as populações são afetadas por fatores abióticos. A abordagem de sistemas de Lotka à ecologia ainda influencia o campo até hoje.
Taxa de crescimento populacional e exemplos
Crescimento populacional reflete a mudança no número de indivíduos ao longo de um período de tempo. A taxa de crescimento populacional é afetada pelas taxas de natalidade e mortalidade, que por sua vez estão relacionadas aos recursos em seu ambiente ou a fatores externos, como clima e desastres. A redução de recursos levará a um menor crescimento populacional. Crescimento logistico refere-se ao crescimento da população quando os recursos são limitados.
Quando o tamanho de uma população encontra recursos ilimitados, ela tende a crescer muito rapidamente. Isso é chamado crescimento exponencial. As bactérias, por exemplo, crescerão exponencialmente quando tiverem acesso a nutrientes ilimitados. No entanto, esse crescimento não pode ser sustentado indefinidamente.
Capacidade de carga: Como o mundo real não oferece recursos ilimitados, o número de indivíduos em uma população crescente chegará a um ponto em que os recursos se tornarão mais escassos. Então, a taxa de crescimento diminuirá e se estabilizará.
Quando uma população atinge esse ponto de nivelamento, ela é considerada a maior população que o meio ambiente pode sustentar. O termo para este fenômeno é capacidade de carga. A letra K representa a capacidade de carga.
Taxa de crescimento, natalidade e mortalidade: Para o crescimento da população humana, os pesquisadores há muito tempo usam a demografia para estudar as mudanças populacionais ao longo do tempo. Essas mudanças resultam de taxas de natalidade e taxas de mortalidade.
Populações maiores, por exemplo, levariam a taxas de natalidade mais altas apenas por causa de mais parceiros potenciais. No entanto, isso também pode levar a maiores taxas de mortalidade por competição e outras variáveis, como doenças.
As populações permanecem estáveis quando as taxas de natalidade e mortalidade são iguais. Quando as taxas de natalidade são maiores do que as taxas de mortalidade, a população aumenta. Quando as taxas de mortalidade superam as taxas de natalidade, a população diminui. Este exemplo, entretanto, não leva em consideração a imigração e a emigração.
A expectativa de vida também desempenha um papel na demografia. Quando os indivíduos vivem mais, eles também afetam os recursos, a saúde e outros fatores.
Fatores limitantes: Os ecologistas estudam os fatores que limitam o crescimento populacional. Isso os ajuda a compreender as mudanças pelas quais as populações passam. Também os ajuda a prever o futuro potencial para as populações.
Os recursos do meio ambiente são exemplos de fatores limitantes. Por exemplo, as plantas precisam de certa quantidade de água, nutrientes e luz solar em uma área. Os animais precisam de comida, água, abrigo, acesso a parceiros e áreas seguras para nidificar.
Regulação da população dependente da densidade: Quando os ecologistas populacionais discutem o crescimento de uma população, é através da lente de fatores que são dependentes ou independentes da densidade.
Regulação populacional dependente da densidade descreve um cenário no qual a densidade de uma população afeta sua taxa de crescimento e mortalidade. A regulação dependente da densidade tende a ser mais biótica.
Por exemplo, competição dentro e entre espécies por recursos, doenças, predação e o acúmulo de resíduos representam fatores dependentes da densidade. A densidade de presas disponíveis também afetaria a população de predadores, fazendo com que eles se movessem ou morressem de fome.
Regulação da população independente da densidade: Em contraste, regulação populacional independente da densidade refere-se a fatores naturais (físicos ou químicos) que afetam as taxas de mortalidade. Em outras palavras, a mortalidade é influenciada sem que a densidade seja levada em consideração.
Esses fatores tendem a ser catastróficos, como desastres naturais (por exemplo, incêndios florestais e terremotos). Poluição, no entanto, é um fator independente da densidade criado pelo homem que afeta muitas espécies. A crise climática é outro exemplo.
Ciclos populacionais: As populações aumentam e diminuem de maneira cíclica, dependendo dos recursos e da competição no meio ambiente. Um exemplo seriam focas portuárias, afetadas pela poluição e pesca excessiva. A diminuição da quantidade de presas para as focas leva ao aumento da morte de focas. Se o número de nascimentos aumentasse, o tamanho da população permaneceria estável. Mas se suas mortes ultrapassassem os nascimentos, a população diminuiria.
Como das Alterações Climáticas continua a impactar as populações naturais, o uso de modelos de biologia populacional torna-se mais importante. As muitas facetas da ecologia populacional ajudam os cientistas a entender melhor como os organismos interagem e auxiliam nas estratégias de manejo, conservação e proteção das espécies.