EVOLUÇÃO E ECOLOGIA

1. Introdução

O presente trabalho da cadeira de zoologia geral terá como enfoque os seguintes aspectos: evolução e ecologia, teorias evolucionistas, teoria de Lamarck, a teoria de Darwin, provas e evidências da evolução, mecanismos da evolução, ecologia, níveis de organização e estudos, conceitos ecológicos importantes, ecossistema, funcionamento de um ecossistema, relações ecológicas seguido da conclusão e bibliografia.

De referir ainda que evolução dos seres vivos é o processo do desaparecimento ou do surgimento de novas espécies devido a variabilidade genética. Esse processo é muito lento e pode levar até milhares de anos por isso é difícil de acompanhar o processo de evolução.

2. Evolução e ecologia

Ecologia e evolução são consideradas disciplinas irmãs, sendo ramos da ciência da vida. Seleção Natural, Historia de vida, desenvolvimentos, adaptação, populações, e herança estão presentes em teorias evolutivas e ecológicas. Morfologia, comportamento e/ou traços genéticos, por exemplo, podem ser mapeados em árvores evolutivas para estudar a desenvolvimento histórico da espécie e também organizar a informação em relação a adaptações ecológicas. Em outras palavras, adaptação é explicada em relação a origem histórica de traços e condições ecológicas e que esta sujeita a forças da selecção natural. Nesse quadro, ferramentas analíticas de ecólogos e evolucionistas se sobrepõem para organizar, classificar e investigar a vida por meio de princípios sistemáticos comuns, como filogenéticos ou taxonômicos de Lineu.

Evolução é o processo através no qual ocorrem as mudanças ou transformações nos seres vivos ao longo do tempo, dando origem a espécies novas.

2.1. Teorias Evolucionistas

O primeiro Darwin a estudar a evolução não foi Charles, mas sim Erasmus, seu avô. Ele achava que as espécies se adaptavam ao meio, por uma espécie de esforço consciente. A teoria dos caracteres adquiridos. Mas foi seu contemporâneo Jean-Baptiste Lamarck que ficou mais famoso defendendo uma teoria semelhante, a do “Uso e Desuso”. Segundo ele os órgãos se aperfeiçoavam com o uso e se enfraqueciam com a falta de uso. Mudanças que são preservadas e transmitidas a prole. O exemplo mais típico seria do pescoço da girafa, que cresceria a medida que ela o estica para alcançar as folhas mais altas das árvores. Confira na figura abaixo.

2.1.1. Teoria de Lamarck

 A teoria de Lamarck era uma espécie de Darwinismo ao contrário, com os organismos controlando seu próprio desenvolvimento. Suas idéias eram bastante intuitivas e mais cativantes por se adaptarem mais facilmente ao senso comum. Suas teorias sofriam de um problema de seleção das observações e sua abordagem de carência de comprovação científica. Comprovação essa que ele se recusou a apresentar (e nem conseguiria). Claro, se amarrarmos o braço de um bebe junto ao seu corpo, e o mantivermos assim por 30 anos, os músculos não iram se desenvolver, e com o tempo vão atrofiar perdendo a capacidade de se desenvolver. Esse adulto terá os braços com tamanhos desiguais. Mas ao contrário do que Lamarck previa, os filhos desse homem não nascerão com braços pequenos. Assim como as cicatrizes que adquirimos durante nossa vida não são transmitidas a nossos filhos.

O homem e seu antropocentrismo. Mesmo quando as evidências de um planeta que era mais velho do que a bíblia descreverá se acumulavam, ainda era difícil aceitar que a o homem já teria sido “menos que um homem”.

2.1.2. A Teoria de Darwin

Charles Darwin (1809-1882), naturalista inglês, desenvolveu uma teoria evolutiva que é a base da moderna teoria sintética: a teoria da selecção natural. Segundo Darwin, os organismos mais bem adaptados ao meio têm maiores chances de sobrevivência do que os menos adaptados, deixando um número maior de descendentes. Os organismos mais bem adaptados são, portanto, seleccionados para aquele ambiente.

Os princípios básicos das ideias de Darwin podem ser resumidos no seguinte modo:

• Os indivíduos de uma mesma espécie apresentam variações em todos os caracteres, não sendo, portanto, idênticos entre si.
• Todo organismo tem grande capacidade de reprodução, produzindo muitos descendentes. Entretanto, apenas alguns dos descendentes chegam à idade adulta.
• O número de indivíduos de uma espécie é mantido mais ou menos constante ao longo das gerações.
• Assim, há grande "luta" pela vida entre os descendentes, pois apesar de nascerem muitos indivíduos poucos atingem a maturalidade, o que mantém constante o número de indivíduos na espécie.

• Na "luta" pela vida, organismos com variações favoráveis ás condições do ambiente onde vivem têm maiores chances de sobreviver, quando comparados aos organismos com variações menos favoráveis.
• Os organismos com essas variações vantajosas têm maiores chances de deixar descendentes. Como há transmissão de caracteres de pais para filhos, estes apresentam essas variações vantajosas.           
   
• Assim, ao longo das gerações, a actuação da selecção natural sobre os indivíduos mantém ou melhora o grau de adaptação destes ao meio.

3. Provas e Evidências da evolução

A evolução tem suas bases fortemente corroboradas pelo estudo comparativo dos organismos, sejam fósseis ou actuais.

3.1. Anatomia comparada

A asa de uma ave, a nadadeira anterior de um golfinho e o braço de um homem, ainda que muito diferentes, possuem estrutura óssea e muscular bastante parecidas. A semelhança pode ser explicada admitindo-se que esses seres tiveram ancestrais em comum, dos quais herdaram um plano básico de estrutura corporal.

 

  O parentesco evolutivo entre as aves e os mamíferos, por exemplo, também permite explicar as semelhanças entre os órgãos internos desses animais. O coração e o sistema circulatório e nervoso, entre outros, são constituídos pelas mesmas partes básicas.

3.2. Semelhanças embrionárias

As semelhanças entre os embriões de determinados grupos de animais são ainda maiores do que as semelhanças encontradas nas formas adultas. por exemplo, é difícil distinguir embriões jovens de peixes, sapos, tartarugas, pássaros e seres humanos, todos pertencentes ao grupo dos vertebrados. Essa semelhança pode ser explicada se levarmos em conta que durante o processo embrionário é esboçado o plano estrutural básico do corpo, que todos eles herdaram de um ancestral comum.

3.3. Órgãos ou estruturas homólogos

Certos órgãos ou estruturas se desenvolvem de modo muito semelhante nos embriões de todos os vertebrados. São os órgãos homólogos. Apesar de terem a mesma origem embrionária, os órgãos homólogos podem ter funções diferentes, como é o caso do braço humano e da asa de uma ave, por exemplo.

3.4. Órgãos ou estruturas análogos

Se dois órgãos ou estruturas desempenham a mesma função, mas têm origem embrionária diferente, são chamados análogos. As asas de aves e de insetos, por exemplo, são estruturas análogas: ambas servem para voar, porém suas origens embrionárias são totalmente distintas.

 

3.5. Órgãos vestigiais

Órgãos vestigiais são estruturas atrofiadas, sem função evidente no organismo. O apêndice cecal do intestino humano, por exemplo, é um órgão vestigial. Esse órgão é uma pequena projecção do ceco (região do intestino grosso) e não desempenha nenhuma função importante no homem e nos animais carnívoros. Já nos herbívoros, o apêndice é muito desenvolvido e tem importante papel na digestão da celulose; nele vivem microorganismos que actuam na digestão dessa substância.

Tudo indica que os mamíferos actuais, carnívoros e herbívoros, tiveram ancestrais comuns, cuja dieta devia ser baseada em alimentos vegetais, ricos em celulose. Entretanto, no decorrer da evolução, cecos e apêndices deixaram de ser vantajosos para alguns grupos de organismos, nos quais se encontram reduzidos, como vestígios de sua origem.

3.6. Provas paleontológicas.    
É considerado fóssil qualquer indício da presença de espécies actualmente extintas. As partes duras do corpo dos organismos são aquelas mais frequentemente conservadas nos processos de fossilização, mas existem casos em que a parte mole do corpo também é preservada. Dentre estes podemos citar os fósseis congelados, como, por exemplo, o mamute encontrado na Sibéria do norte e os fósseis de insectos encontrados em âmbar. Neste último caso, os insectos que penetravam na resina pegajosa, eliminada pelos pinheiros, morriam, a resina endurecia, transformando-se em âmbar, e o insecto aí contido era preservado nos detalhes de sua estrutura.

3.7. Provas taxionômicas.         

Um dos grandes objectivos da sistemática é reconstruir a história evolutiva, de forma a identificar o grau de "parentesco" entre as espécies (ou de outros grupos, como géneros, famílias, ordens, etc). Isto é, determinar que grupos teriam ancestrais comuns. Tais grupos podem também ser chamados "clados". Quando se reconstrói a história evolutiva dos clados, normalmente usam-se diagramas que resumem esta história, de forma que o grau de paresteco entre os clados possa ser facilmente visualizado. Estes diagramas, muito parecidos com as tradicionais "árvores genealógicas", são chamados "dendrogramas filogenéticos" ou * cladogramas.

4. Mecanismos da Evolução

4.1. Evolução: uma questão de adaptação

Os seres vivos da Terra actual estão adaptados ao meio em que vivem. Esta frase corriqueira revela que entre os seres vivos e o ambiente há um ajuste, uma harmonia fundamental para a sua sobrevivência. O flamingo rosa se alimenta de cabeça para baixo, adaptando-se à procura de alimento no lodo em que vive; os cactos suportam o meio desértico seco graças às adaptações nele existentes; os beija-flores, com seus longos bicos, estão adaptados à colecta do néctar contido nas flores tubulosas que visitam. Esses e numerosos outros exemplos são reveladores da perfeita sintonia que existe entre os seres e os seus ambientes de vida.

4.2. Adaptação: fixismo versus transformismo

Desde o tempo dos filósofos gregos, passando pelos pensadores do século passado, a adaptação dos seres vivos aos seus ambientes de vida é um fato incontestável. A origem da adaptação, porém, é que sempre foi discutida. Desde a Antiguidade se acreditava que essa harmonia seria o resultado de uma criação especial, a obra de um criador que teria planejado todas as espécies, adequando-as aos diferentes ambientes. Com o advento do cristianismo, ficou mais fácil admitir que as espécies, criadas por Deus, seriam fixas e imutáveis. Os defensores dessa ideia, chamados de fixistas ou criacionistas, propunham que a extinção de muitas espécies seria devida a eventos especiais como, por exemplo, muitas catástrofes que exterminaram grupos inteiros de seres vivos.

Lentamente, no entanto, a partir do século XIX, uma série de pensadores passou a admitir a ideia da substituição gradual de espécies por outras através de adaptações a ambientes em contínuo processo de mudança. Essa corrente de pensamento, transformista, que vagarosamente foi ganhando adeptos, explicava a adaptação como um processo dinâmico, ao contrário do que propunham os fixistas. Para o transformismo, a adaptação é conseguida através de mudanças. À medida que muda o meio, muda a espécie. Os adaptados ao ambiente em mudança sobrevivem. Essa ideia deu origem ao evolucionismo. Evolução biológica é a adaptação das espécies a meios continuamente em mudança. Essa mudança das espécies nem sempre implica aperfeiçoamento ou melhora. Muitas vezes leva a uma simplificação. É o caso das tênias, vermes achatados parasitas: embora nelas não exista tubo digestivo, estão perfeitamente adaptadas ao parasitismo no tubo digestivo do homem e de muitos outros vertebrados.

5. Evolução

A Ecologia é a ciência que estuda os ecossistemas, ou seja é o estudo científico da distribuição e abundância dos seres vivos e das interacções que determinam a sua distribuição e abundância. As interacções podem ser entre seres vivos e/ou com o meio ambiente. A palavra Ecologia tem origem no grego “oikos”, que significa casa, e “logos”, estudo. Logo, por extensão seria o estudo da casa, ou de forma mais genérica, do lugar onde se vive.

O cientista alemão Ernst Haeckel, em 1869, usou pela primeira vez este termo para designar o estudo das relações entre os seres vivos e o ambiente em que vivem.

A Ecologia pode ser dividida em Autoecologia, Demoecologia e Sinecologia. Entretanto, diversos ramos têm surgido utilizando diversas áreas do conhecimento: Biologia da Conservação, Ecologia da Restauração, Ecologia Numérica, Ecologia Quantitativa, Ecologia Teórica, Macroecologia, Ecofisiologia, Agroecologia, Ecologia da Paisagem. Ainda pode-se dividir a Ecologia em Ecologia Vegetal e Animal e ainda em Ecologia Terrestre e Aquática.

O meio ambiente afecta os seres vivos não só pelo espaço necessário à sua sobrevivência e reprodução, mas também às suas funções vitais, incluindo o seu comportamento, através do metabolismo. Por essa razão, o meio ambiente, e a sua qualidade, determina o número de indivíduos e de espécies que podem viver no mesmo habitat. Por outro lado, os seres vivos também alteram permanentemente o meio ambiente em que vivem. O exemplo mais dramático de alteração do meio ambiente por organismos é a construção dos recifes de coral por minúsculos invertebrados, os pólipos coralinos.

As relações entre os diversos seres vivos existentes num ecossistema também influencia na distribuição e abundância deles próprios. Como exemplo, incluem a competição pelo espaço, pelo alimento ou por parceiros para a reprodução, a predação de organismos por outros, a simbiose entre diferentes espécies que cooperam para a sua mútua sobrevivência, o comensalismo, o parasitismo e outras.

Com a maior compreensão dos conceitos ecológicos e da verificação das alterações de vários ecossistemas pelo homem, levou ao conceito da Ecologia Humana que estuda as relações entre o Homem e a Biosfera, principalmente do ponto de vista da manutenção da sua saúde, não só física, mas também social. Com o passar do tempo surgiram também os conceitos de conservação que se impuseram na actuação dos governos, quer através das acções de regulamentação do uso do ambiente natural e das suas espécies, quer através de várias organizações ambientalistas que promovem a disseminação do conhecimento sobre estas interacções entre o homem e a biosfera.

5.1. Níveis de organização e estudos

Para que possamos delimitar o campo de estudo em ecologia devemos, em primeiro lugar, compreender os níveis de organização entre os seres vivos. Portanto, podemos dizer, que o nível mais simples é o do protoplasma, que é definido como substância viva. O protoplasma é o constituinte da célula, portanto, a célula é a unidade básica e fundamental dos seres vivos. Quando um conjunto de células, com as mesmas funções estão reunidas, temos um tecido. Vários tecidos formam um órgão e um conjunto de órgãos formam um sistema. Todos os sistemas reunidos dão origem a um organismo. Quando vários organismos da mesma espécie estão reunidos numa mesma região, temos uma população. Várias populações num mesmo local formam uma comunidade. Tudo isto reunido e trabalhando em harmonia forma um ecossistema. Todos os ecossistemas reunidos num mesmo sistema como aqui no Planeta Terra temos a biosfera.

5.2. Conceitos ecológicos importantes

v  Indivíduo: é a unidade de vida que se manifesta. É um representante de uma espécie.

v  Espécie: é o conjunto de indivíduos altamente semelhantes, que na natureza são capazes de intercruzarem, produzindo descendentes férteis.

v  População: grupo de indivíduos de mesma espécie Genericamente, uma população é o conjunto de pessoas ou organismos de uma mesma espécie que habitam uma determinada área, num espaço de tempo definido

v  Comunidade ou biocenose: conjunto de espécies diferentes que sofrem interferência umas nas outras.

Uma comunidade pode ter seus limites definidos de acordo com características que signifiquem algo para nós, investigadores humanos. Mas ela também pode ser definida a partir da perspectiva de um determinado organismo da comunidade. Por exemplo, as comunidades possuem estrutura trófica, fluxo de energia, diversidade de espécies, processos de sucessão, entre outros componentes e propriedades.

5.3. Ecossistema

É o conjunto dos relacionamentos que a fauna, flora, microorganismos (factores bióticos) e o ambiente, composto pelos elementos solo, água e atmosfera (factores abióticos) mantém entre si. Todos os elementos que compõem o ecossistema se relacionam com equilíbrio e harmonia e estão ligados entre si. A alteração de um único elemento causa modificações em todo o sistema podendo ocorrer a perda do equilíbrio existente. Se por exemplo, uma grande área com mata nativa de determinada região for substituída pelo cultivo de um único tipo de vegetal, pode-se comprometer a cadeia alimentar dos animais que se alimentam de plantas, bem como daqueles que se alimentam destes animais.

5.3.1. Funcionamento de um ecossistema

A base de um ecossistema são os produtores que são os organismos capazes de fazer fotossíntese ou quimiossíntese. Produzem e acumulam energia através de processos bioquímicos utilizando como matéria-prima a água, gás carbónico e luz. Em ambientes afóticos (sem luz), também existem produtores, mas neste caso a fonte utilizada para a síntese de matéria orgânica não é luz mas a energia liberada nas reacções químicas de oxidação efectuadas nas células (como por exemplo em reacções de oxidação de compostos de enxofre). Este processo denominado quimiossíntese é realizado por muitas bactérias terrestres e aquáticas. Dentro de um ecossistema existem vários tipos de consumidores, que juntos formam uma cadeia alimentar, destacam-se:

5.3.1.1. Consumidores primários

São os animais que se alimentam dos produtores, ou seja, são as espécies herbívoras. Milhares de espécies presentes em terra ou na água, se adaptaram para consumir vegetais, sem dúvida a maior fonte de alimento do planeta. Os consumidores primários podem ser desde microscópicas larvas planctônicas, ou invertebrados bentônicos (de fundo) pastadores, até grandes mamíferos terrestres como a girafa e o elefante.

5.3.1.2. Consumidores secundários

São os animais que se alimentam dos herbívoros, a primeira categoria de animais carnívoros.

5.3.1.3. Consumidores terciários

São os grandes predadores como os tubarões, orcas e leões, os quais capturam grandes presas, sendo considerados os predadores de topo de cadeia. Tem como característica, normalmente, o grande tamanho e menores densidades populacionais.

5.3.1.4. Decompositores ou biorredutores

São os organismos responsáveis pela decomposição da matéria orgânica, transformando-a em nutrientes minerais que se tornam novamente disponíveis no ambiente. Os decompositores, representados pelas bactérias e fungos, são o último elo da cadeia trófica, fechando o ciclo. A sequência de organismos relacionados pela predação constitui uma cadeia alimentar, cuja estrutura é simples, unidirecional e não ramificada.

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5.4. Nicho Ecológico

É o modo de vida de cada espécie no seu habitat. Representa o conjunto de actividades que a espécie desempenha, incluindo relações alimentares, obtenção de abrigos e locais de reprodução, ou seja, como, onde e à custa de quem a espécie se alimenta, para quem serve de alimento, quando, como e onde busca abrigo, como e onde se reproduz. Numa comparação clássica, o habitat representa o “endereço” da espécie, e o nicho ecológico equivale à “participação, activa ou passiva, no ambiente”.

Redundância funcional – em ecologia, o conceito de redundância funcional é uma característica das comunidades biológicas que descreve o quão sobrepostas são as espécies quanto ao seu desempenho no funcionamento do ecossistema.

Numa comunidade biológica, formada pelas espécies que interagem no e com o ambiente em um dado local, o número de espécies é uma forma de descrever sua diversidade e complexidade, muitas vezes denominada de riqueza de espécies ou biodiversidade. Uma discussão que ainda persiste entre os ecólogos é se comunidades com mais espécies são mais estáveis ou mais instáveis que comunidades com menos espécies. Uma questão importante seria qual a importância da diversidade? Ou ainda, qual a implicação do grande número de extinções que ocorrem nos ecossistemas e comunidades devido a mudanças climáticas e impactos causados pela humanidade? Nesta perspectiva, algumas espécies podem desempenhar papeis equivalentes num ecossistema (funcionalmente redundantes) e podem tornar-se localmente extintas sem causar perdas substanciais no funcionamento do ecossistema (Walker 1992, Lawton & Brown 1993). Entretanto modelos adaptados de Lotka-Volterra mostram incompatibilidade da redundância funcional com a coexistência das espécies (Lorreau 2004).

5.5. Relações Ecológicas

Nas comunidades bióticas dentro de um ecossistema encontram-se várias formas de interacções entre os seres vivos que as formam, denominadas relações ecológicas ou interacções biológicas. Essas relações se diferenciam pelos tipos de dependência que os organismos vivos mantêm entre si. Algumas dessas interacções se caracterizam pelo benefício mútuo de ambos os seres vivos, ou de apenas um deles, sem o prejuízo do outro. Essas relações são denominadas harmónicas ou positivas.

Outras formas de interacções são caracterizadas pelo prejuízo de um de seus participantes em benefício do outro. Esses tipos de relações recebem o nome de desarmónicas ou negativas.

Tanto as relações harmónicas como as desarmónicas podem ocorrer entre indivíduos da mesma espécie e indivíduos de espécies diferentes. Quando as interacções ocorrem entre organismos da mesma espécie, são denominadas relações intra-específicas ou homotípicas. Quando as relações acontecem entre organismos de espécies diferentes, recebem o nome de interespecíficas ou heterotípicas.

Ecótono é a região de transição entre duas comunidades ou entre dois ecossistemas. Na área de transição (ecótono) vamos encontrar grande número de espécies e, por conseguinte, grande número de nichos ecológicos.

“Transição entre duas ou mais comunidades diferentes é uma zona de união ou um cinturão de tensão que poderá ter extensão linear considerável, porém mais estreita que as áreas das próprias comunidades adjacentes. A comunidade do ecótono pode conter organismos de cada uma das comunidades que se entrecortam, além dos organismos característicos” (Odum, 1972). “Zona de transição que determina a passagem e marca o limite de uma biocenose à outra” (Dajoz, 1973). “Zona de transição entre dois biomas que se caracteriza pela exuberância dos processos vitais e mistura relativa de espécies circundantes. A estas características se chama efeito de borda” (Carvalho, 1981). “Zona de contacto entre duas formações com características distintas. Áreas de transição entre dois tipos de vegetação. A transição pode ser gradual, abrupta (ruptura), em mosaico ou apresentar estrutura própria” (ACIESP, 1980). “Zona de contacto ou transição entre duas formações vegetais com característica distintas” (Resolução n° 12, de 4.05.94, do CONAMA).

Exemplo: Matas de cocais – mata de transição entre o Bioma Amazônico e a Caatinga.

Biotópo ou ecótopo (do grego βιος – bios = vida + τόπoς = lugar, ou seja, lugar onde se encontra vida) é uma região que apresenta regularidade nas condições ambientais e nas populações animais e vegetais, das quais é o habitat.

Para viver, a biocenose depende de factores físicos e químicos do meio ambiente. No exemplo duma floresta, o biótopo é a área que contém um tipo de solo (com quantidades típicas de minerais e água) e a atmosfera (gases, humidade, temperatura, grau de luminosidade, etc.) Os factores abióticos dum biótopo afectam directamente a biocenose, e também são por ela influenciados. O desenvolvimento de uma floresta, por exemplo, modifica a humidade do ar e a temperatura de uma região.

Biomas é uma comunidade biológica, ou seja, fauna e flora e suas interacções entre si e com o ambiente físico: solo, água e ar.

Área biótica ou biótopo é a área geográfica ocupada por um bioma. O bioma da Terra compreende a biosfera. Um bioma pode ter uma ou mais vegetações predominantes. É influenciado pelo macroclima, tipo de solo, condição do substrato e outros factores físicos, não havendo barreiras geográficas; ou seja, independente do continente, há semelhanças das paisagens, apesar de poderem ter diferentes animais e plantas, devido à convergência evolutiva.

Um bioma é composto da comunidade clímax e todas as subclímax associadas ou degradadas, pela estratificação vertical ou pela adaptação da vegetação.

São divididos em:

·         Terrestres ou continentais

·         Aquáticos

Geralmente se dá um nome local a um bioma em uma área específica. Por exemplo, um bioma de vegetação rasteira é chamado estepe na Ásia central, savana na África, pampa na região subtropical da América do Sul ou cerrado no Brasil, campina em Portugal e pradaria na América do Norte.

7. Referências Bibliográficas

SILVA, Jussara dos s., & B. BATISTA, Antónia Maria Figueiredo, Anatomia e Fisiologia Humana, 1ª edição, FTC EaD, 2007.

MACÊDO BELTRÃO, Napoleão Esberard  de   & PEREIRA DE OLIVEIRA,  Maria Isaura, Aspectos da Evolução, Campina Grande 1ª edição, S/D, 2007. 

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ecologia

http://pt.wikipedia.org/wiki/evolução