ecologia.dinâmica populações

ecologia.dinâmica populações

(Parte 1 de 7)

III.b. REGULAÇÃO NATURAL DAS POPULAÇÕES

Conforme foi estudado anteriormente, as populações podem sofrer flutuações irregulares no seu tamanho em resposta a diversos fatores ambientais. Essas oscilações, quando extremas, podem levar a população a ser extinta ou - por outro lado - crescer tanto ao ponto de devastar o seu ambiente.

O conhecimento deste fato e dos vários exemplos apontados, poderia induzir o pensamento de que esta seja uma situação corriqueira no mundo natural. A realidade, no entanto, observada pelos ecólogos, não é bem assim. Ainda que as populações, no seu ambiente natural, variem em número de geração a geração, elas tendem a manter - ao longo do tempo - um nível de abundância característico, de forma que pode-se dizer que uma espécie é "comum", "rara" ou "muito abundante" em determinado habitat, enquanto este mantiver suas características essenciais.

A constatação de que as populações tem o seu tamanho naturalmente regulado levanta algumas questões. Que fatores regulam as populações? Como eles atuam?.

Na busca de respostas, os pesquisadores tem chegado a conclusões diferentes, que refletem pontos de vista divergentes a respeito do que consiste a resistência ambiental, que limita o crescimento exponencial das populações e as mantêm em equilíbrio. De acordo com o fator ou mecanismo responsável por tal regulação, as posições desses pesquisadores podem ser - a grosso modo - reunida em quatro tipo de teorias ou "escolas"; apresentadas - a seguir - em ordem aproximadamente cronológica.

Escola biótica

Ela propõem que para haver o equilíbrio no tamanho da população é necessária a intervenção de fatores bióticos como predação, parasitismo e - principalmente - a competição.

Estas idéias foram inicialmente formuladas, em 1911, pelos entomólogos (estudiosos de insetos) norte-americanos L. O. Howards e W. F. Fisk, do Departamento de Agricultura, preocupados com o controle de insetos-praga. Eles observaram que eram os parasitas os principais responsáveis pela regulação da população de insetos, não descartando uma menor importância para fatores catastróficos, como tempestades e altas temperaturas.

Posteriormente, em 1933, o entomólogo australiano A. J. Nicholson e o matemático V. Balley aprimoraram essa teoria dando-lhe uma fundamentação matemática e ressaltando a importância da ação da competição intraespecífica.

H. F. Smith enfatizou as idéias de Nicholson e classificou os fatores de mortalidade em dependentes e independentes da densidade da população; classificação esta analisada no capítulo anterior. Além disso, ele afirmou que os fatores independentes de densidade não permitem que a população tenha um equilíbrio.

Escola climática

Segundo este ponto de vista, os fatores abióticos, principalmente os climáticos (classificados como independentes de densidade) tem um forte efeito sobre as populações de insetos e estão diretamente correlacionadas com a explosão populacional. Parte-se, além disso, do pressuposto de que as populações naturais dificilmente são estáveis.

O primeiro a propor estas idéias foi o entomólogo alemão F. S. Bodenheimer, em 1928, impressionado com o efeito da temperatura sobre o número de ovos produzidos pelos insetos e a velocidade do seu desenvolvimento; bem como com a alta taxa de mortalidade (85 a 90%) devida a fatores climáticos.

No atol das Rocas, conjunto de pequenas ilhotas no meio do Atlântico, não existem predadores para as aves marinhas que ali fazem seus ninhos, como atobás e andorinhas do mar. Suas populações são controladas pelas marés que, em alguns anos é mais rigorosa, inundando as partes baixas das ilhotas, afogando centenas de filhotes.

Escola compreensiva

A escola compreensiva, também chamada de empirismo ecológico, recebeu esse nome porque reconhece que as idéias das duas outras escolas são válidas, mas para diferentes tipos de ambiente e situações. É empírica por salientar a importância da comprovação experimental das teorias usando populações naturais de outras espécies além de insetos, como vinha sendo feito anteriormente por interesse econômico de aplicação na agricultura. A insistência na necessidade da realização de experiências foi uma das grandes contribuições dessa escola à Ecologia; já que, as escolas anteriores, formulavam suas idéias com base apenas em fatos já ocorridos ou em estudos de laboratório.

Foi fundada pelos zoólogos australianos Andrewartha e Birch (1954) que rejeitaram a distinção entre fatores abióticos e bióticos; bem como a classificação do ambiente baseada nos fatores dependentes e independentes da densidade. Sugeriram, então, que o ambiente seria dividido em quatro componentes: clima, alimento, outros animais e patógenos (causadores de doenças) e local onde viver.

Ressaltaram que, na natureza, os animais vivem em agregados (ou bandos) e que este deve ser o componente básico com o qual pesquisar, e não a população como um todo.

Segundo eles, as chances de uma população sobreviver ou multiplicar depende não de um só fator, mas da ação combinada dos quatro componentes, sendo que - conforme a situação - um deles pode ter um efeito mais preponderante.

No caso de insetos, cuja tempo de existência é menor que o de uma estação do ano, a mudança climática torna-o instável e, portanto, desfavorável.

Para as populações de pássaros - extensamente estudadas pelo ornitólogo (estudiosos de aves) inglês David Lack - o fator regulador é a carência de alimentos (competição) que é classificado por Smith como dependente de densidade. A simples mudança de condições climáticas durante o ano não representa para os pássaros uma instabilidade ambiental, pois - por terem tempo de vida mais longos - estão adaptados a isso.

A escola compreensiva representa, em síntese, a combinação e a conciliação das idéias das escolas biótica e climática.

Escola auto-reguladora

As três escolas anteriormente estudadas tem, em comum, a visão de que o controle das populações é realizado por fatores extrínsecos (alimento, clima, inimigos naturais) e que os indivíduos (componentes da população) são idênticos entre si.

Contrapondo a este ponto de vista surgiu a escola auto-reguladora, afirmando que a população regula-a si mesmo, independente da ação de fatores externos. Ela enfatiza a importância de fatores intrínsecos da população, isto é, a qualidade (comportamental, fisiológica e genética) dos indivíduos. Segundo a escola auto-reguladora, é a qualidade que regula o tamanho populacional; sendo que, quando a população aumenta, há uma deterioração na qualidade, que, por sua vez, faz a população diminuir.

A posição defendida por esta escola está fundamentada nos estudos do geneticista inglês E. B. Ford realizados em 1931. Ele sugeriu que mecanismos genéticos, combinados com a seleção natural regulariam as populações. Assim, quando a seleção natural é relaxada (as condições ambientais tornam-se muito favoráveis), a população cresce e a variabilidade genética aumenta, produzindo indivíduos de baixa qualidade que conseguem sobreviver. Quando a situação retorna ao normal, esses indivíduos inferiores são eliminados pela seleção natural mais rigorosa. Deste modo, a população e a variabilidade genética diminuem.

Sob este ponto de vista, a auto-regulação seria uma conseqüência do processo evolutivo, atuando sobre a população; tornando-a mais adaptada para explorar o habitat onde vive.

Um exemplo deste fenômeno ocorreu na Austrália onde, na década de 1940, a superpopulação de coelhos (que ameaçava as pastagens por competir com o gado) foi contida com a introdução do vírus da mixomatose no inicio dos anos 1950. Atualmente, o vírus possui uma linhagem não tão virulenta e mortal como a original, ao passo que os coelhos são mais resistentes à doença. A população atual de coelhos na Austrália é entretanto, bem menor do que quando a doença foi introduzida.

Neste caso concreto observou-se uma co-evolução de parasita e hospedeiro resultando numa adaptação e regulação de ambas populações.

O ecologista inglês V. C. Wynne-Edwards apresentou, em 1962, uma abordagem nova para a auto-regulação das populações naturais. Baseando-se em estudos de comportamento de pássaros, ele postulou que é a organização social - principalmente através da territorialidade - que regula a densidade das populações. Assim, as populações estariam programadas (através de comportamento herdados geneticamente) a terem mecanismos sociais que controlariam o tamanho da população. A agressividade e a competição intraespecífica seriam uma conseqüência desse fato.

Como foi visto, várias teorias procuram explicar a regulação natural das populações - que é uma das áreas críticas da teoria ecológica -, atribuindo maior importância a um ou outro aspecto. Não são mutuamente exclusivas e, inclusive, a síntese das várias abordagens pode ser muito útil para se ter uma visão mais realista da complexidade da natureza e para oferecer resposta a uma série de problemas práticos; tais como o controle de pragas.

Controle biológico e integrado

Desde que o ser humano começou a praticar a agricultura, um dos seus maiores inimigos tem sido as pragas. São animais (principalmente insetos) e fungos que causam danos as plantas, diminuição da produção agrícola e muitas vezes - quando ocorre uma explosão populacional da praga - a perda total das plantações.

Na tentativa de contornar estas dificuldades e aumentar a produção, desenvolveu-se - a partir dos anos 1940 - uma série de substâncias químicas tóxicas que eliminavam as pragas. Eram os chamados "defensivos agrícolas, pesticidas ou agrotóxicos"; sendo o DDT o mais conhecido e usado deles.

De início, o efeito fulminante dessas substâncias sobre as pragas e o seu baixo custo, pareciam indicar que seriam a solução definitiva para o problema e o seu uso espalhou-se por todo o mundo.

Mas a ilusão durou pouco tempo. Depois de 20 anos de uso, os efeitos negativos dos agrotóxicos fizeram-se notar. Eles, por serem substâncias venenosas, mataram outras espécies de animais além da praga, causando desequilíbrio ecológico, intoxicaram o próprio homem e o pior, atuavam como agente seletivo, produzindo linhagens da praga cada vez mais resistentes a eles. Em algumas circunstâncias, o uso do DDT provocava o surgimento de explosões populacionais de pragas pois seus predadores e parasitas naturais eram eliminados pelo agrotóxico. Era o feitiço voltando contra o feiticeiro...

Como solução alternativa começou-se a pesquisar e empregar o "controle biológico". Consiste na introdução de parasitas, predadores ou patógenos (agente causador de doenças) que controlem a população da praga para que os danos causados à agricultura permaneçam em níveis aceitáveis (abaixo de 5% de perda da produção).

O controle biológico é um meio natural de controlar as pragas, usando os seus inimigos naturais, sem os inconvenientes causados pelos agrotóxicos. Ele não elimina totalmente a população da praga, como faziam os pesticidas no início de seu emprego, e exige profundos estudos antes de ser empregado; para que a sua introdução na plantação não cause um desequilíbrio ecológico.

Para que um agente (parasita, por exemplo) de controle biológico obtenha sucesso, é importante que ele se adapte ao ambiente, tenha grande capacidade de busca da praga e maior taxa de crescimento; capacidade de dispersar-se pela plantação e reaja rapidamente a mudanças no tamanho da população de praga.

Há muitos exemplos de sucesso no emprego do controle biológico. O primeiro conta quase com dois séculos. No dia 30 de novembro de 1888, 129 joaninhas australianas foram soltas na Califórnia para combater o pulgão branco, cuja excreção fecal produziu mofo nas árvores cítricas da região. Era o primeiro tiro na "guerra biológica" contra as pragas. Em menos de um ano as joaninhas predadoras acabaram com o problema.

No Brasil, muitas pesquisas sobre controle biológico têm-se desenvolvido e chegado a resultados positivos. O Centro Nacional de Pesquisa do Milho e Soja, por exemplo, criou o primeiro inseticida biológico (bioinseticida) contra a lagarta-do-cartucho, a praga mais nociva para o milho, capaz de provocar a queda de 34% numa colheita. O bioinseticida é feito com o vírus da poliedrose nuclear, do gênero baculovirus, que elimina a lagarta - sem afetar nenhum outro animal - em uma semana pela metade do preço do agrotóxico.

A malária, doença transmitida na região Norte pelo mosquito Anopheles, poderá ser erradicado do Brasil com o uso da bactéria Baccilus sphaericus, inimigo natural do agente transmissor. No Rio Grande do Sul, o Centro Nacional de Pesquisas do Trigo importou, do Chile (em 1977), vespinhas que parasitam o pulgão-do-trigo. Em cinco anos, deixou-se de usar agrotóxicos no combate dessa praga e a produtividade do trigo aumentou.

Outra alternativa ao controle químico das pragas é o controle genético. Pode envolver duas estratégias. A primeira é manipular geneticamente (usando os recursos da Engenharia Genética) as plantas cultivadas, criando variedades resistentes à praga. A segunda é alterar geneticamente a espécie praga para torná-la estéril ou menos adaptada ao ambiente.

Nem sempre o emprego isolado do controle biológico, ou mesmo genético, consegue diminuir efetivamente a população da praga. Nestas situações, uma alternativa pode ser o controle integrado; isto é, o uso combinado de métodos químicos e biológicos numa seqüência ordenada. O seu emprego exige o conhecimento detalhado da ecologia populacional da praga, seu ciclo de vida, modo de ação do agente de controle biológico, dados climáticos e os estágios de desenvolvimento da planta. Essas informações permitem decidir o momento certo e o tipo de agrotóxico que deve ser aplicado de modo a não prejudicar os inimigos naturais da praga. Além disso, procura-se empregar agrotóxicos mais seletivos, que matem somente um tipo de inseto (a praga), ao contrário do DDT que é de "largo espectro"; isto é, mata todo e qualquer tipo de inseto.

Um caso de aplicação bem sucedida do controle integrado é o da "broca-da-alfafa", pior praga da alfafa que é usada na alimentação do gado. O ciclo de vida da broca está ajustado ao da alfafa de modo que as larvas nascem na primavera, justamente quando a alfafa está crescendo. A severidade do dano depende do clima. Baixas temperaturas retardam o desenvolvimento larval e a alfafa consegue crescer e o dano posterior é pequeno. Primaveras quentes adiantam o nascimento das larvas e aumentam o dano. O parasita - cuja população tem crescimento mais lento e depende da quantidade de hospedeiro - só consegue controlá-la quando a população inicial de larvas não é muito grande e surgem no meio da primavera, quando o número de parasitas adultos já é grande. Durante o outono e inverno a população de parasitas reduz-se drasticamente.

Deste modo, as condições climáticas determinarão a necessidade ou não - e o momento adequado - da aplicação do agrotóxico seletivo para diminuir a população de praga ao nível que possa ser controlado pelo parasita. Essa única aplicação de pesticida é feita nas primaveras mais quentes; sendo dispensável quando as temperaturas são mais baixas.

III.c. DINÂMICA DE POPULAÇÕES

A Dinâmica de Populações é uma área da Ecologia Populacional que estuda as variações no número de indivíduos da população e - fazendo uma analogia com a Física - a ação das forças que provocam essas variações.

No estudo das populações, realizado nos dois capítulos anteriores, procurou-se enfocar basicamente o seu aspecto estático como se caracterizam (seus parâmetros) e como mantêm-se em equilíbrio (sua regulação), ainda que, tangencialmente, houvessem sido abordados alguns fatores causadores de variações no seu tamanho.

Falta agora considerar, com mais detalhe, a ação de duas poderosas forças (resultantes da ação de fatores bióticos e abióticos) que atuam sobre a dinâmica populacional: a reprodução e a mortalidade.

Premissas

Os estudiosos da dinâmica populacional procuram encontrar modelos matemáticos, que representem a ação da reprodução e da mortalidade sobre as populações, com três importantes propriedades: generalidade (que sirvam para várias espécies e situações diferentes), validade (que representem a realidade com razoável fidelidade) e simplicidade (que envolvam poucas variáveis e cálculos fáceis).

Modelos com estas características podem ser muito úteis para se fazer previsões sobre o comportamento das populações, as conseqüências da ação humana sobre elas e orientar a exploração racional de recursos animais e vegetais.

Esses modelos devem estar assentados em premissas, isto é, fatos básicos e certos sobre os quais elaboram-se os raciocínios. A validade do modelo sempre dependerá das premissas adotadas, que estabelecem as condições de sua aplicabilidade.

Um dos modelos mais simples e utilizado parte de apenas duas premissas:

Na população a reprodução é periódica e anual, ocorrendo sempre na mesma época.

Os membros da população possuem "longevidade" (duração de vida) pouco maior que um ano.

Deste modo, haverá pequena sobreposição de gerações; o que, efetivamente, ocorre com muitas espécies de animais (peixes, insetos) e vegetais (ervas-daninhas) de interesse econômico.

Curvas de reprodução

Uma população, que tenha uma taxa de mortalidade constante, se comporte de acordo com as premissas citadas e as condições ambientais não mudem drasticamente, pode ter seu tamanho (N) - a qualquer momento - determinado pela soma de duas subpopulações. Assim:

N = S + R

onde R é o número de indivíduos da geração atual (filhos) e S é o número de sobreviventes da geração anterior (pais).

É importante notar que os sobreviventes dos filhos da atual geração serão os pais da próxima geração; ou seja, por exemplo, a população de pais de 1992 (S2) são os sobreviventes da população de filhos nascidos em 1991 (R1). Os índices nos símbolos S e R indicam as gerações em ordem de seqüência.

O número de filhos produzidos, numa geração, depende do número de pais (sobreviventes da geração anterior). Essa relação é representada graficamente na chamada curva de reprodução. Ela depende da fecundidade dos indivíduos da espécie, isto é, do número médio de filhos produzidos por adulto (fêmea).

O valor de R (número de filhos produzidos) nunca cresce indefinidamente com o aumento de S (número de pais), mas tem um limite determinado pela capacidade de suporte do ambiente.

Curvas de sobrevivência

A curva de sobrevivência é um modo gráfico de retratar o efeito e o tipo de taxa de mortalidade que atua sobre uma geração (população nascida numa mesma época), indicando o número de sobreviventes dessa geração em função do tempo. Elas podem ser classificadas - a grosso modo - em três tipos.

A curva de sobrevivência do tipo I (ou curva retangular) é própria de populações com alta mortalidade no fim da vida, onde os fatores ecológicos não afetam fortemente a sobrevivência de jovens e adultos. Ela é típica de populações humanas de países desenvolvidos (onde grande parte da população chega à velhice), vários mamíferos e caranguejos.

A tipo II, também chamada curva diagonal, revela uma taxa de mortalidade constante; isto é, igual chance de morrer independente da idade. Foi observada para muitas populações de pássaros e rinocerontes.

A curva de sobrevivência do tipo III, que corresponde a uma hipérbole inversa, ocorre em populações onde há uma alta taxa de mortalidade nas primeiras fases da vida. Os poucos adultos que sobrevivem têm chances menores de morrer até chegar à velhice. É o tipo mais encontrado no mundo vivo, abrangendo seres vivos com prole numerosa e alto potencial biótico, tais como: insetos, invertebrados marinhos, peixes e muitas plantas. Entre os seres humanos, é a curva de sobrevivência própria de populações subdesenvolvidas em que a taxa de mortalidade infantil é alta, por falta de alimentação e cuidados médicos.

É preciso ter em conta que essas três curvas representam situações ideais e padronizadas. As populações naturais tem curvas de sobrevivência que se assemelham a um desses três tipos, sem serem exatamente iguais.

(Parte 1 de 7)

Comentários