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8CAPÍT U L O 94 As interações biológicas na comunidade A HISTÓRIA DA BORBOLETA E DO MARACUJÁ Muitas vezes, as relações dos organismos vivos de uma comunidade surpreendem pela sua complexidade. As folhas jovens do maracujazeiro — gênero Passiflora — produzem substâncias tóxicas que as protegem das larvas de insetos em geral. Há uma exceção: larvas de uma espécie de borboleta conseguem comer as folhas dessa planta por serem capazes de digerir as substâncias tóxicas. Essas borboletas têm, portanto, uma carac- terística adaptativa em relação ao maracujá. As fêmeas dessa bor boleta põem seus ovos sobre as folhas do maracu- jazeiro. No entanto, elas evitam desovar sobre as folhas nas quais já exis- tem ovos. Isso garante que poucas larvas nasçam em cada folha, outra eficaz adaptação que diminui a competição das larvas pelo alimento. Algumas espécies de maracujazeiro, porém, apresentam uma interes- sante adaptação que as protege contra as borboletas. Sobre suas folhas, existem manchas amarelas bem visíveis, parecidas com os ovos de borbo- leta. São nectários, que secretam um líquido açucarado, o néctar. As fêmeas das borboletas, “enganadas” pelos nectários, evitam desovar naquelas folhas. O néctar, além disso, atrai formigas e vespas, que também são preda- doras dos ovos das borboletas. Verificou-se que a simples presença de formigas desencoraja as borboletas a botar seus ovos ali. No caso que relatamos, os mecanismos de evolução tornaram a borboleta mais eficiente no ataque ao maracujazeiro. Esses mes- mos mecanismos, por sua vez, tornaram a planta mais resisten- te ao parasita. Fala-se, nesse caso, em coevolução. O que parecia, no início, uma simples adaptação alimentar das larvas de borboleta acabou se revelando uma compli- cada trama de relações ecológicas e evolutivas entre várias populações daquela comunidade. 1. Em que consiste a adaptação das larvas ao maracujazeiro? E dessa planta à ação das larvas? 2. Descreva o que provavelmente aconteceria com as proles de duas borboletas: uma que colocasse seus ovos em uma folha já ocupada por outros ovos e outra que colocasse a mesma quantidade de ovos em uma folha “vazia”. EXPLORANDO AS IDEIAS DO TEXTO As respostas das questões dissertativas estão nas Orientações Didáticas, ao final deste volume. NÃO ESCREVA NO LIVRO Ovos de borboleta (cerca de 1 mm de diâmetro) cujas lagartas, após eclodirem, são capazes de digerir a substância tóxica presente na folha de maracujazeiro. Os pontos em amarelo nas folhas da Passiflora cuneata são nectários, que evitam a desova de borboletas. Nectário GFK-FLORA/ALAMY/FOTOARENA P A U LO F E R N A N D E S 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 94 4/26/16 6:30 PM Tipos de relações ecológicas Relações harmônicas (interações positivas) Interespecíficas Mutualismo (1/1) Associação de duas espécies em que ambas se beneficiam. Ex.: liquens (algas e fungos); bactérias e ruminantes; anêmona e bernardo-eremita. Comensalismo (1/0) Associação em que uma das espécies se beneficia sem prejuízo da outra. O benefício pode estar relacionado a alimento (ex.: tubarão e rêmora) ou a qualquer outro fator, como suporte e abrigo (ex.: bromélia e árvore). Intraespecíficas Colônias Associação entre indivíduos da mesma espécie, que se mantêm ligados entre si, formando uma unidade estrutural. Ex.: colônias de esponjas e de corais. Sociedades Associação entre indivíduos da mesma espécie, não ligados anatomicamente, que se agrupam para divisão de trabalho organizado, portanto, de modo cooperativo. Ex.: formigas, cupins. Relações desarmônicas (interações negativas) Interespecíficas Competição interespecífica (2/2) Relação entre indivíduos de espécies diferentes, que concorrem pelos mesmos fatores do ambiente, existentes em quantidade limitada. Ex.: corujas, cobras e gaviões, que se alimentam de pequenos roedores. Predação (1/2) Relação em que uma das espécies, a predadora, mata a outra, a presa, para dela se alimentar. Ex.: carnívoros/ herbívoros. Parasitismo (1/2) Associação em que uma das espécies, geralmente a menor, vive sobre ou dentro da outra, alimentando-se dela, porém geralmente sem matá-la. Ex.: vermes parasitas. Amensalismo (0/2) ou (1/2) Relação em que uma das espécies inibe o crescimento ou a reprodução da outra. Ex.: fungos que liberam antibióticos no meio, inibindo o crescimento de bactérias. Intraespecíficas Competição intraespecífica Relação entre indivíduos da mesma espécie, que concorrem pelos mesmos fatores do ambiente, existentes em quantidade limitada. INTERAÇÕES POSITIVAS E NEGATIVAS O texto de abertura do capítulo mostrou como populações diferentes — maracujazeiros, borboletas, formigas e vespas — interagem na comu- nidade. Os casos relatados foram exemplos de interações entre espécies diferentes ou relações interespecíficas. Indivíduos de uma mesma população — e, portanto, da mesma espécie — também interagem, são as chamadas relações intraespecíficas. Esse é um primeiro critério de classificação das interações biológicas. Outro critério permite dividir as interações em harmônicas, ou positi- vas, e desarmônicas, ou negativas. Nas relações harmônicas, não há prejuízo para os envolvidos e, além disso, há vantagem para pelo menos um deles. Nas relações desarmônicas, pelo menos um dos envolvidos é prejudicado. No caso das relações interespecíficas, costuma-se empregar uma sim- bologia especial. Usa-se um sinal de mais (1) para designar vantagem, de menos (2) para indicar prejuízo e zero (0) quando a espécie não é afetada. Por exemplo, se usarmos os símbolos “1/2” para descrever uma interação, estamos indicando que uma das espécies é beneficiada e a outra é prejudicada. O quadro a seguir apresenta as diversas interações. A predação da borboleta pelo louva-a-deus (3 cm e 5 cm) é um caso de relação interespecífica desarmônica. FA B IO C O LO M B IN I As interações biológicas na comunidade • CAPÍTULO 8 95 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 95 4/26/16 6:30 PM O vocabulário usado em Ecologia Certos conceitos, em Ecologia, não têm ainda um vocabulário definitivo, talvez porque essa ciência seja relativamente nova. A palavra simbiose, por exemplo, classicamente significava “associação entre dois seres vivos, em que ambos se beneficiam”. Atualmente, no entanto, tende-se a usar essa palavra para designar qualquer tipo de associação, mesmo as desarmônicas. Um parasitismo ou uma predação poderiam ser classificados, hoje, como simbiose. Usa-se o termo mutua- lismo para indicar o tipo de simbiose em que existem relações de benefício mútuo. Assim, a classificação que estamos empregando neste capítulo não é a única correta; é apenas a que nos pareceu mais aceita. Sempre que houver duplicidade de conceito, chamaremos a atenção para o fato, tentando citar os vários termos empregados. A interação entre a anêmona e o peixe-palhaço (5 cm de comprimento) oferece benefícios mútuos. Liquens são um exemplo clássico de associação mutualística. A associação entre algas e fungos é obrigatória na formação dos liquens. (Os liquens podem atingir tamanhos variados.) Líquen O mutualismo Mutualismo é uma associação de duas espécies na qual ambas se beneficiam. Às vezes, a associação entre as espécies é obrigatória para sua sobrevivência, outras vezes, não; em qualquer caso, havendo benefício mútuo, falaremos em mutualismo. Um exemplo clássico desse tipo de interação biológica ocorre no grupo dos liquens, que são constituídos de algas e fungos que vivem em estreita associação. As algas, clorofiladas, realizam a síntese de matéria orgânica, que o fungo utiliza como alimento. Por sua vez, o fungo retém umidade e sais e fornece à alga certa proteção. Essa combinação de propriedades permite que os liquens sejam capazes de sobrevi- ver em ambientes em que nem a alga nem o fungo, isoladamente, encontrariam condições de vida. Lembre-se deque, em algumas sucessões ecológicas, os liquens são os organismos pioneiros. Outro exemplo interessante de mutualismo, já citado na descrição do ciclo do nitrogênio, é a associação entre as bactérias do gênero Rhizobium e as raízes de leguminosas, como o feijão. Essas bactérias vivem em nódulos das raízes e usam o nitrogênio para produzir amônia, que pode ser usada pela planta para a síntese de aminoácidos. As bactérias, por sua vez, consomem a matéria orgânica produzida pela planta. Podemos citar também o caso de mutu- alismo dos ruminantes, que abrigam em seu grande e complexo estômago muitas bacté- rias indispensáveis para a digestão da celu- lose. Nenhum vertebrado apresenta a enzi- ma celulase, não tendo, portanto, a capaci- dade de degradar a celulose. Essas bacté- rias, que produzem a enzima, possibilitam aos ruminantes a assimilação da celulose e, assim, a ingestão de uma parte dessa subs- tância como alimento. D AV ID W A LL /A LA M Y/ FO TO A RE N A ED U L YR A /P U LS A R IM A G EN S UNIDADE 2 • ECOLOGIA: A VIDA EM UM NêVEL MAIS AMPLO969696 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 96 4/26/16 6:30 PM Nomenclatura biológica Alguns autores empregam o termo mutualismo somente para designar associações obrigatórias e utilizam a palavra protocooperação para associações facultativas. No entanto, parece consolidar-se a tendência de usar a palavra mutualismo para ambos os casos. A associação entre a anêmona e o caranguejo bernardo-eremita (até 12 cm, conforme a espécie) beneficia as duas espécies, mas não é obrigatória para a sobrevivência de nenhuma delas. Concha Anêmona O comensalismo No comensalismo, uma das espécies envolvidas na relação é favorecida, enquan- to a outra não sofre prejuízo. O termo comensal significa algo como “convidado à mesa”. Assim, tradicionalmente, o termo comensalismo foi utilizado para designar relações alimentares em que uma espécie se beneficiava dos restos alimentares da outra. No entanto, a tendência atual é estender o conceito para qualquer tipo de rela- ção, alimentar ou não, em que uma das espécies se beneficia sem prejudicar a outra. Nas matas brasileiras, muitas plantas, como as orquídeas, as bro- mélias e as samambaias, vivem sobre o tronco de árvores mais altas, obtendo dessa forma maior supri- mento de luz. Essa situação, também chamada de epifitismo (epi 5 em cima de; fito 5 planta), nada mais é do que um tipo de comensalismo em que as epífitas usam a árvore apenas como suporte, sem lhe causar preju- ízo, pois não são parasitas. Epífitas (bromélias e filodendros) sobre tronco na Mata Atlântica. Filodendro Bromélia Veja, agora, um exemplo de associação mutualística que, ao contrário das três anteriormente citadas, não é obrigatória para a sobrevivência das espécies envolvidas. É comum encontrarmos em nossas praias o caran- guejo paguro, também chamado bernardo-eremita. Esse animal vive dentro de conchas vazias de moluscos, que ele carrega ao se locomover. Muitos desses caranguejos se associam a anêmonas, que se instalam sobre a con- cha. Os tentáculos da anêmona afugentam os predado- res, por causa das substâncias urticantes que produzem; dessa forma, o paguro obtém maior proteção. Já a anê- mona, que normalmente vive presa às rochas, aumenta sua área de obtenção de alimentos, por ser deslocada pelo caranguejo. Além disso, aproveita os restos alimen- tares do paguro. Tanto a anêmona como o caranguejo podem sobreviver um sem o outro, porém sua associa- ção facilita a vida de ambos. PR EM IE R/ A LA M Y/ FO TO A RE N A FA B IO C O LO M B IN I As interações biológicas na comunidade • CAPÍTULO 8 97 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 97 4/26/16 6:30 PM A caravela-portuguesa (Physalia physalis) é uma colônia de cnidários. (O tamanho dos tentáculos pode variar de centímetro até alguns metros.) Flutuador Tentáculos As colônias Colônias são associações entre indivíduos da mesma espécie que se mantêm ligados entre si, poden- do ou não apresentar uma divisão de trabalho. São comuns, em esponjas e cnidários, os exemplos de asso- ciações coloniais. Entre os cnidários coloniais, são bem conhecidas as caravelas. Cada caravela é uma colônia com indivíduos reprodutores, alimentadores e protetores. Os protetores são longos tentáculos com células produtoras de subs- tâncias urticantes. O próprio flutuador é também um indivíduo cheio de gás, que funciona como uma vela, arrastando os outros indivíduos presos a ele. Os corais também são cnidários coloniais que secre- tam através da epiderme um exoesqueleto1 de carbona- to de cálcio e substâncias orgânicas. Os chamados recifes de corais são formados por grande número desses esqueletos e podem ter vários quilômetros de comprimento. As sociedades Uma sociedade é um grupo de indivíduos da mesma espécie, não ligados anatomicamente e que se organizam de modo cooperativo. Estímulos recíprocos entre os membros do grupo mantêm a união dos indiví- duos. Essas trocas de estímulos representam formas de comunicação entre os componentes da sociedade. Em muitas espécies de animais, a comunicação entre os indivíduos do grupo é feita por meio de subs- tâncias químicas especiais secretadas por eles, chama- das feromônios (féros = transportador, hormon = esti- mulante). Um feromônio pode ser considerado um mensageiro químico entre indivíduos. Algumas espécies de aranhas, como a Anelosimus eximius, vivem em sociedade. Ao aderir à superfície do tubarão, as rêmoras (Remora osteochir, em média 40 cm de comprimento) se locomovem economizando energia e obtêm proteção. Além disso, elas podem se alimentar de parasitas da pele do tubarão e dos restos de sua alimentação. Os peixes-pilotos (Naucrates ductor, até 70 cm de comprimento) são tolerados pelos tubarões, que não os atacam, e se beneficiam com os restos alimentares de suas refeições. 1. Exoesqueleto: esqueleto externo ao corpo do animal. Outro caso de comensalismo muito conhecido é o das rêmoras, que se fixam à superfície ventral do tubarão por uma ventosa que têm na cabeça, obtendo assim um eficiente meio de transporte. É provável que as rêmoras também utilizem restos das refeições dos tubarões como alimento. Observou-se que os tubarões toleram as rêmoras e não as atacam. G EO RG E G L O W ER /P H O TO R ES EA RC H ER S/ G ET TY IM A G ES PR EM A PH O TO S/ A LA M Y/ FO TO A RE N A D AV ID D O U B IL ET /N AT IO N AL G EO G RA PH IC /G ET TY IM AG ES AL EX M U ST AR D /N PL /O TH ER IM AG ES UNIDADE 2 • ECOLOGIA: A VIDA EM UM NêVEL MAIS AMPLO989898 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 98 4/26/16 6:31 PM Feromônios não são hormônios Não se deve confundir feromônio com hormônio. O hormônio é produzido no interior do indivíduo e serve para a integração entre seus órgãos, enquanto o feromônio é lançado no ambiente e serve para integrar os vários organismos de uma população. Feromônios são substâncias odoríferas, que podem servir para marcar pistas, delimitar territórios e atrair mutuamente os membros da sociedade. Há um interessante relato sobre os feromônios feito por uma professora de Química na revista Química Nova na Escola. Ela apresenta o histórico da descoberta e estudos dos feromônios, estrutura química e seus efeitos em sociedades de abelhas e formigas. • Revista Química Nova na Escola. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc07/relatos.pdf>. Acesso em: mar. 2016. Um exemplo de animal que utiliza o feromônio é o bicho-da-seda. Os machos têm grandes antenas plumosas, com milhares de receptores olfativos, que percebem as fêmeas a quilômetros de distância e as localizam por meio das partículas de um feromônio, o bombicol, emitido por elas e levado pelo ar. As sociedades de insetos são particularmente desenvolvidas e complexas. Veja, a seguir, dois exemplos de sociedades de insetos. ■ Sociedade das formigas As saúvas representamum dos grandes problemas da agricultura brasileira, pois cortam folhas e podem devastar plantações e pomares com rapidez. As saúvas não comem as folhas que cortam, mas as utilizam como nutrientes para suas plantações subterrâneas do fungo que lhes serve de alimento. Os pedaços de folhas são masti- gados e empapados de secreções, até se tornarem uma massa esponjosa sobre a qual se desenvolve o fungo. Das fêmeas do formigueiro, somente a rainha — também chamada de içá ou tanajura — é fértil; todas as outras fêmeas, denominadas operárias, são estéreis. As operárias dividem-se em várias castas, diferenciadas morfologicamente. As maiores, de mandíbula grande, são soldados e defendem o formigueiro; as carregadoras têm tamanho médio e cortam e coletam as folhas. As operárias menores vivem no interior do formigueiro, ocupando-se do fungo e de outras tarefas, como cuidar das crias. As jovens rainhas saem do formigueiro no início do verão para o voo nupcial. Os machos alados fertilizam as rainhas no ar, durante o voo, porém não voltam mais ao formigueiro e acabam morrendo. Muitas rainhas não sobrevivem, pois são atacadas por pássaros ou outros predadores. Cada rainha que permanece viva funda um novo formigueiro. Ela perde suas asas e se enterra no solo, cavando um canal de aproximadamente 10 cm de profun- didade, que desemboca em uma câmara ou “panela” de 1 cm a 2 cm de largura. O canal é coberto com terra, e a rainha, daí por diante, não sairá mais do formigueiro. Ela, então, regurgita um pedaço de fungo que havia apanhado no formigueiro antigo, “aduba-o” com secreções e deixa-o desenvol- ver-se. Em seguida, põe os primeiros ovos, que originam as pri- meiras formigas. As novas formigas começam a trazer folhas para a “plantação” de fungos e aumentam o formigueiro, construindo debaixo da terra uma série de panelas que se intercomunicam. Vários canais partem das panelas para a periferia e desembocam na superfície do solo por orifícios chamados olheiros. As saúvas (gênero Atta, até 1,5 cm de comprimento) utilizam as folhas para produzir os fungos e deles se alimentam. GERSON GERLOFF/PULSAR IMAGENS As interações biológicas na comunidade • CAPÍTULO 8 99 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 99 4/26/16 6:31 PM A rainha só se ocupa da reprodução. Os ovos que serão postos nos anos seguin- tes são fecundados pelos espermatozoides obtidos no voo nupcial, que são armaze- nados vivos pela rainha durante toda a sua vida. ■ Sociedade das abelhas melíferas Entre as abelhas melíferas encontramos três tipos de indivíduos: a rainha, as operá- rias e os machos. Uma colmeia de abelhas da espécie Apis mellifera possui apenas uma rainha adulta, que, como no caso das formigas, é a única fêmea fértil da sociedade. A diferença entre a rainha e as operárias não é genética; depende basicamente do tipo de alimento que a abelha recebe na fase larval. Assim, enquanto as larvas de operárias e de zangões recebem mel e pólen, a larva destinada a ser rainha se ali- menta da secreção glandular das operárias, chamada geleia real. Larvas de operá- rias, nutridas experimentalmente com geleia real, originam rainhas. Os ovos são postos nas células hexagonais de cera, características das colmeias; as larvas recebem continuamente alimento das operárias. Em poucos dias, a larva, já bastante crescida, preenche a célula, que é então fechada com cera pelas operárias. O estágio de pupa dura aproximadamente dez dias, depois dos quais emerge um adulto que, passados um ou dois dias, começa a trabalhar. As operárias apresentam um só tipo morfológico, diferentemente das saúvas e dos cupins. À medida que as operárias envelhecem, porém, desempenham funções dife- rentes. A operária se encarrega inicialmente da limpeza das células; em seguida, ali- menta as larvas jovens; depois, recebe o néctar das companheiras que saem da col- meia para fazer a coleta. Os últimos estágios de seu trabalho são a construção de favos com cera secretada por seu abdômen e, por fim, a coleta de alimento, fora da colmeia. Na fotografia à esquerda, é possível observar a rainha e algumas operárias. Note a diferença de tamanho entre elas. Na fotografia à direita, observa-se o zangão. Zangão Abelha rainha Operária Os zangões nunca têm pai Você sabia que, entre as abelhas, os machos não têm pai? Eles se desenvolvem a partir de óvulos não fecundados, um fenômeno denominado partenogênese. Os zangões têm, portanto, um só conjunto dos cro- mossomos da espécie: são ditos haploides. As fêmeas, ao contrário, apresentam dois desses conjuntos, já que todas provêm de óvulos fecundados. Por isso, são ditas diploides. FA B IO C O LO M B IN I FA B IO C O LO M B IN I UNIDADE 2 • ECOLOGIA: A VIDA EM UM NêVEL MAIS AMPLO100100100 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 100 4/26/16 6:31 PM A competição A competição é a “luta” por fatores que não existem em quantidade suficiente para todos; entre eles, podemos citar: luz, água, nutrientes, alimento (matéria orgâni- ca), território e parceiros para a reprodução. Há nas comunidades dois tipos básicos de competição: a competição intraespecífica, entre organismos de uma mesma espécie, e a competição interespecífica, que opõe populações diferentes na comu- nidade. Os dois tipos de competição regulam o tamanho das populações, fazendo parte da resistência ambiental. ■ Competição intraespecífica Um exemplo de competição intraespecífica pelo espaço se observa no fenômeno da territorialidade. A territorialidade foi observada em animais muito diferentes, como macacos, focas, alguns lagartos e grande número de espécies de aves e peixes. Consiste na escolha de um território em que o animal se estabelece, defendendo-o contra outros indivíduos da mesma espécie. Veja um exemplo. Na época da reprodução, o macho de uma espécie de pássaro delimita seu território, não per- mitindo a aproximação de outro macho de sua espécie. Muitas vezes, a demarcação é feita por meio do canto, que sinaliza para os outros machos que a área está ocupada. A delimitação do território é uma condição importante para o acasalamento, já que um macho sem território não se reproduz. Entre as plantas também se observa competição. Em desertos estadunidenses, observam-se certos arbustos a distâncias regulares uns dos outros, porém com deter- minado grau de espaçamento. Descobriu-se que as folhas e as raízes desses vegetais secretam substâncias inibidoras que impedem o desenvolvimento de qualquer plân- tula que comece a germinar nas proximidades. Dessa forma, a competição pela água fica reduzida. Isso é benéfico para a espécie, pois se muitos indivíduos tentassem sobreviver no mesmo lugar, o crescimento seria bem menos eficiente. ■ Competição interespecífica Você já estudou o princípio de Gause, segundo o qual duas espécies diferen- tes que ocupam nichos ecológicos semelhantes competem em todos os níveis. Trata-se de competição interespecífica, um importante fator regulador do tamanho das populações. Quando a competição é muito severa, uma das espécies pode ser completamente eliminada, ou então uma delas — ou ambas — acaba ocupando um nicho ecológico mais especializado, o que diminui os efeitos da competição. Veja um exemplo. Cracas são crustáceos que ficam presos às rochas, nas regiões de maré. A figura ao lado mostra duas espé- cies: Balanus sp. e Chthamalus sp., que convivem na mesma região. Observe, ainda, na figura, a faixa de variação entre a maré baixa e a maré alta. A espécie Balanus sp. predomina na região de maré baixa, porque é mais sensível à desidratação do que a Chthamalus sp., que vive na zona de maré alta. As larvas de ambas, que nadam, podem se fixar em qualquer lugar, mas a Balanus sp. não sobrevive na parte alta da rocha. Assim, os nichos ecológicos das duas espécies são bem delimitados, em razão das condições ideais para cada espécie e da competição entre elas. Urubus-de-cabeça-vermelha (Cathartes aura, 1,8m de envergadura) competem por alimento, no Pantanal (MS), 2011. Esquema da distribuição de duas espécies de cracas sobre uma rocha exposta ao fenômeno das marés. (Representações fora de proporção de tamanho entre si. Cores fantasia.) Mar Balanus sp. Chthamalus sp. Maré alta Maré baixa V A G N E R C O E LH O PA TR IC K K IE N TZ /B IO S P H O TO /A FP As interações biológicas na comunidade • CAPÍTULO 8 101 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 101 4/26/16 6:31 PM O gráfico ao lado ilustra bem esse princípio. Cada curva repre- senta o nicho de uma determinada espécie de organismo — por exemplo, das cracas citadas. Você percebe, na área colorida do gráfico, uma zona de coincidência entre os dois nichos. Essa região poderia representar, em nosso exemplo, uma faixa intermediária de marés, na rocha, em que ambas as espécies poderiam sobreviver. Nessa faixa haveria uma intensa competição entre os indivíduos das duas espécies, prejudicando-os. Na prática, os nichos tendem a se especializar, de forma a evitar a competição, o que faz com que cada espécie de craca ocupe uma região bem delimitada na rocha. Quando, no entanto, as Balanus sp. são removidas experimen- talmente da camada inferior, verifica-se que as Chthamalus sp. se espalham para baixo, tomando conta de toda a rocha. Nesse caso, um dos nichos ficou desocupado — pela retirada das Balanus sp. —, e a outra espécie demonstrou potencial para ocupá-lo, sobretu- do pelo fato de ter desaparecido a competição. Cada uma das curvas representa o nicho de uma espécie de craca. A área colorida, onde os nichos coincidem, é de intensa competição, o que leva a uma especialização máxima dos nichos. Interseção de nichos Região da rocha em que as espécies competem U so d o s re cu rs o s d o m e io Balanus sp.Chthamalus sp. COMPETIÇÃO INTERESPECÍFICA A preda•‹o A predação é uma relação ecológica na qual o predador alimenta-se de uma presa, normalmente menor do que ele. Um caso bem conhecido é a interação entre populações de lebres (presas) e de linces (predadores), em que cada população parece regular o tamanho da outra. O gráfico abaixo foi construído com base em dados obtidos no Canadá, entre os anos de 1845 e 1935. Cracas do gênero Chthamalus sp. (até 8 mm de diâmetro), que vivem na zona de maré alta. Cracas do gênero Balanus sp. (até 22 mm de diâmetro), que vivem apenas na zona de maré baixa. N ú m e ro d e o rg a n is m o s (e m m il h a re s ) 160 0 1845 Lebres Linces 1855 1865 1875 1885 1895 1905 1915 1925 1935 Tempo (anos) 20 40 60 80 100 120 140 Gráfico das oscilações nas populações de lebres e linces de uma região do Canadá, em um período de 90 anos. POPULAÇÃO DE LEBRES E DE LINCES ENTRE 1845 E 1935 Lince canadense (Lynx canadensis, 50 cm de altura) perseguindo uma lebre-do-ártico (Lepus articus, 40 cm de comprimento). E R IC F E R R Y & B R U N O O E R TE L/ B IO S P H O TO /D IO M E D IA IM A G O /B LI C K W IN K E L/ FO TO A R E N A © JO E M C D O N A LD /C O R B IS /L A TI N S TO C K S E TU P S E TU P UNIDADE 2 • ECOLOGIA: A VIDA EM UM NêVEL MAIS AMPLO102102102 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 102 4/26/16 6:31 PM P o p u la çã o d e v e a d o s (e m m il h a re s) Pico da superpopulação Capacidade normal das pastagens = 0 1905 1910 1915 1920 1925 1930 1935 1940 Tempo (anos) 30000 Capacidade da pastagem diminuída por redução da produtividade primária 100 75 50 25 A população dos veados de Kaibab cresceu exageradamente quando foram removidos os predadores que a controlavam naturalmente. POPULAÇÃO DE VEADOS ENTRE 1905 E 1940 As sanguessugas (até 25 cm de comprimento, conforme a espécie) são ectoparasitas. Sua relação com o hospedeiro humano é relativamente rápida e sem consequências a longo prazo para a saúde. Considere alguns fatos. Em todo o gráfico, o pico das curvas relativas às lebres é mais alto do que o pico relativo aos linces. Isso é compreensível, uma vez que os degraus mais baixos da pirâmide ecológica (lebres) têm maior biomassa e maior quantidade de energia do que os mais altos (linces). Em segundo lugar, o pico rela- cionado aos linces é sempre atingido um pouco mais tarde do que o pico relacionado às lebres. Isso também é compreensível. Quando há lebres em abundância, a popu- lação de linces cresce, com uma pequena defasagem no tempo. No entanto, com o aumento da predação, o número de lebres diminui, e, como consequência, a popula- ção de linces acaba também decrescendo. Por que a população de lebres decresce? A explicação clássica é que a diminuição resulta da predação por parte dos linces. Hoje, existem dúvidas a esse respeito. Em certas ilhas em que os linces não existem, a população de lebres sofre oscilações muito parecidas com as do gráfico. É possível, portanto, que outras causas interfiram, como a disponibilidade de alimento para as lebres, que poderia sofrer oscilações. Quanto aos linces, parece não haver dúvida de que sua população é realmente regu- lada pela população de lebres. ■ Predadores fazem bem às presas? A predação, embora cause a morte de alguns indivíduos, muitas vezes é benéfica para a população de presas. Interferir no relacionamento presa-predador às vezes pode ser desastroso. Um exemplo clássico é o do planalto de Kaibab, nos Estados Unidos, onde, em 1907, fez-se uma campanha de proteção aos veados da região. Lobos, coiotes e pumas, que são predadores daqueles animais, sofreram uma intensa campanha de extermínio. O resultado obtido foi inesperado. A população de veados, que em 1907 era de 4 000 indivíduos, passou a 100 000 indivíduos em 1924, bem acima da capacidade de sustentação do ambiente. Nos dois anos seguintes, no inverno, mais de 60% dos animais morreram de fome. Além disso, grande parte da vegetação foi destruída, devorada pelos veados até a raiz. Dessa forma, a produtividade primária da área acabou diminuindo muito. A vegetação, que em 1907 era suficiente para alimentar 30 000 indivíduos, em 1939 não bastou para suprir a necessidade de 10 000 ani- mais, e muitos deles continuaram a morrer de fome. O parasitismo Enquanto o predador em geral é maior que a presa e a eli- mina para comê-la, o parasita costuma ser pequeno e vive dentro ou sobre o hospedeiro – um organismo vivo do qual retira seu alimento. No parasitismo o contato entre as partes é mais duradouro, pois, contrariamente ao que faz o predador, o parasita normalmente não mata seu hospedeiro. Quanto ao local que atacam, os parasitas podem ser classi- ficados como ectoparasitas e endoparasitas. Os ectoparasitas, como o piolho, a pulga e a sanguessuga, atacam os órgãos externos do hospedeiro. Os endoparasitas, como as lombrigas e as tênias, vivem no interior de seus hospedeiros. Os parasitas normalmente são mais especializados que os predadores: enquanto um predador geralmente tem como presas espécies variadas, o parasita se instala em uma ou em poucas espécies. Desse modo, a associação íntima do parasita com seu hospedeiro regula de maneira eficiente ambas as populações. SE TU P D . K U CH A RS KI K . K U CH A RS KA /S H U TT ER ST O CK As interações biológicas na comunidade • CAPÍTULO 8 103 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 103 4/26/16 6:31 PM O amensalismo No amensalismo, uma espécie inibidora impede o crescimento de outra, chamada amensal. Um exemplo são os antibióticos produzidos por fungos e largamente empregados na medicina – como é o caso da penicilina, produzida pelo fungo Penicillium notatum, que impede a multiplicação das bactérias (amensais) e as mata. Outro caso de amensalismo ocorre com as folhas de certas plantas que, ao caírem no solo, liberam substân- cias que inibem a germinação de sementes de outras espécies. Nesse caso, a relação é do tipo (1/2), já que, dessa forma, se evitoua competição interespecífica. O exemplo mais conhecido é o das marés vermelhas, em que algas planctônicas dinoflageladas proliferam de forma exagerada, liberando toxinas que acarretam a morte da fauna em uma grande extensão a seu redor. Já que as algas não são beneficiadas, trata-se de uma rela- ção do tipo (0/2). Maré vermelha em Shenzhen, província de Guangdong, China, 2012. A maré vermelha pode ser resultado de excesso de nutrientes na água, muitas vezes ocasionado pela poluição por esgotos ou fertilizantes agrícolas. Epidemia, endemia e pandemia Fala-se em endemia quando determinado parasita é característico de certa região, mantendo-se em equilíbrio durante longos períodos de tempo. Já nas epidemias, aparecem bruscamente muitos casos de infestação, que se alastram pela população com rapidez. O declínio da epidemia também é rápido, uma vez tomadas as medidas de proteção. Observe o gráfico, que descreve os dois mecanismos. COMPARAÇÃO ENDEMIA × EPIDEMIA N ú m e ro d e i n d iv íd u o s a fe ta d o s Tempo Surto da doença Epidemia Endemia Fala-se em pandemias quando a epidemia se alastra no mundo, como foi o caso da gripe espanhola, em 1918. S E TU P Seria interessante sugerir aos estudantes uma pesquisa sobre as grandes epidemias do passado, como a peste negra e a gripe espanhola. Esse tipo de trabalho poderia contar, eventualmente, com a colaboração e a orientação do(a) professor(a) de História. A especificidade de um parasita quanto a seus hospedeiros pode ser facilmente ilustrada com um exemplo de parasita que, ainda hoje, oferece grandes riscos à saúde da população brasileira. O combate ao verme da esquistossomose consiste basicamente na tentativa de eliminar o caramujo, que constitui um estágio obriga- tório para a continuidade do ciclo. Assim, a eliminação do hospedeiro intermediário é uma medida eficiente para romper o ciclo do esquistossomo. LI JI A N Q IA N G /X IN H U A P R E S S /C O R B IS /L A TI N S TO C K UNIDADE 2 • ECOLOGIA: A VIDA EM UM NêVEL MAIS AMPLO104104104 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 104 4/26/16 6:31 PM Controle biológico de pragas Leia o trecho a seguir: Um coquetel de cinco fungos pode se tornar em breve um importante aliado no combate a uma das pragas mais danosas ao cultivo de flores e hortifrutigranjeiros: os nematoides de galha (Meloidogyne spp.), vermes parecidos com minhocas, mas muito menores, que medem entre 0,5 milímetro na fase juvenil e 1 milímetro na fase adulta. Eles se instalam nas raízes das plantas e causam alterações visíveis na forma de caroços chamados de galhas, que reduzem a absorção e o transporte de água e de nutrientes para a planta, comprometendo ou, em casos extremos, até mesmo inviabilizando a cultura. O agrônomo Jaime Maia dos Santos, da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Jaboticabal, comprovou que alguns fungos, encontrados normalmente no solo e inofensivos às culturas, se crescidos num preparado especial de arroz, transformam-se num poderoso predador natural desse tipo de nematoide. “Com o coquetel, podemos pensar em fazer o controle biológico dessas pragas, sem recorrer a produtos químicos para matar os nematoides”, comenta Santos, que, se arrumar um parceiro comercial, deve passar a produzir em escala o seu preparado de fungos nematófagos, de olho no crescente mer- cado da agricultura orgânica. Combate natural na terra cultivada. Revista FAPESP, 2002. Disponível em: <http://revistapesquisa.fapesp.br/2002/08/01/combate-natural-na-terra-cultivada/>. Acesso em: mar. 2016. 1. O artigo do qual foi retirado o trecho foi publicado na internet, em 2002. Se possível, leia inicialmente o artigo completo no site indicado. A partir da leitura do artigo e levando em consideração a data de sua publicação, é possível dizer se as informações continuam válidas atualmente? De que forma seria possível ter mais dados para responder a essa questão? 2. Avaliando apenas a linguagem e a profundidade dos textos disponíveis no site, bem como a presença ou ausên- cia de imagens e outros recursos visuais, a que tipo de público vocês diriam que ele é direcionado? Conversem e troquem opiniões. 3. Pesquisem o que são galhas e tentem obter algumas fotografias para ilustrar sua pesquisa. 4. Produzam um texto, se possível ilustrado, explicando o assunto para estudantes mais novos (dos anos finais do Ensino Fundamental, por exemplo). Não deixem de insistir na diferença, para o ambiente, que existe entre utilizar um produto natural (o coquetel de fungos, nesse caso), em vez de substâncias químicas que matem os vermes. Use uma linguagem de fácil compreensão por parte dos estudantes daquela idade. O que é necessário adaptar no texto? Que conhecimentos de ciências as crianças precisam ter para compreender as ideias propostas? COMUNICAÇÃO, CULTURA DIGITAL E USO DE MÍDIAS As respostas das questões dissertativas estão nas Orientações Didáticas, ao final deste volume. NÃO ESCREVA NO LIVRO • Parasitas, os donos do mundo Disponível em: <http://super.abril.com.br/ciencia/os-donos-do-mundo>. • Marionete de 8 patas Disponível em: <http://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2011/02/060-063-180.pdf>. Acessos em: mar. 2016. RECURSOS NA WEB As interações biológicas na comunidade • CAPÍTULO 8 105 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 105 4/26/16 6:31 PM A falta dos grandes predadores O acentuado declínio nas populações dos grandes predadores não é apenas uma notícia triste para quem admira animais como leões, tigres, lobos e tubarões. De acordo com estudo publicado na revista Science, a perda de espécies no topo da cadeia alimentar pode representar um dos maiores impactos da ação humana nos ecos- sistemas terrestres. Segundo James Estes, do Departamento de Ecologia e Biologia Evolucionária da Universidade da Califórnia, e colegas, a diminuição é muito maior do que se estimava e afeta muitos outros processos ecológicos em um efeito que os cientistas chamam de cascata trófica, no qual a perda no topo da cadeia alimentar impacta enormemen- te muitas outras espécies de animais e de plantas. Os autores do estudo afirmam que o resultado desse declínio é tão intenso que tem afetado os mais variados aspectos do ecossistema global, como o clima, a perda de hábitats, poluição, sequestro de carbono, espécies inva- soras e até mesmo a propagação de doenças. O estudo aponta que a perda desses grandes animais é a força motriz por trás da sexta extinção em massa na história do planeta. “Temos agora evidências extensivas de que os grandes predadores são altamente importantes na função da natureza, dos oceanos mais profundos às montanhas mais altas, dos trópicos ao Ártico”, disse William Ripple, da Universidade Estadual do Oregon, autor do estudo. […] Entre os dados expostos no artigo está o efeito do declínio de lobos no Parque Nacional Yellowstone, nos Estados Unidos. Quando esses animais foram sendo removidos, a população de alces se alterou imediatamente. Mas também mudou o comportamento desse cervídeo, que passou a se alimentar de plantas em locais em que antes não ia porque podia ser atacado por um lobo. Sem os lobos, pequenas árvores da família Salicaceae e gra- míneas passaram a crescer menos, o que resultou na queda de alimentos para os castores, com resultante diminuição na população desses últimos. O resultado foi a cascata trófica. Com a reintrodução de lobos no parque, passou a ocorrer a recuperação do ecossistema, com as plantas voltando a crescer mais, assim como as populações de outros animais. Outro destaque do estudo é a redução na população de gran- des felinos no Utah, que levou ao aumento na população de cer- vídeos, à perda na vegetação, à alteração no fluxo de canais de água e ao declínio da biodiversidade. Por muito tempo os grandes predadores foram vistos no topo da pirâmide trófica e sem terem grande influêncianas espécies e na estrutura abaixo. Isso, segundo os autores do estudo, é uma compreensão fundamentalmente equivocada da ecologia. A falta dos grandes predadores. Agência Fapesp. 19 jun. 2011. Disponível em: <http://agencia.fapesp.br/a_falta_dos_grandes_ predadores/14195/>. Acesso em: mar. 2016. 1. Conforme se sobe na cadeia alimentar, a obtenção de energia se torna mais difícil, pois apenas uma pequena fração dessa energia é transferida para o nível trófico seguinte. Comente essa afirmação para o caso dos superpredadores. Agora, imagine uma espécie que se alimenta preferencialmente de superpredadores. Que dificuldade fundamental essa espécie enfrentaria em termos ecológicos? 2. Pesquise, em livros e/ou na internet, sobre a atual situação das populações de grandes mamíferos encontrados em território brasileiro, como a onça-pintada e uma de suas presas, a anta. Exponha os resultados obtidos para os colegas e para o(a) professor(a). NÃO ESCREVA NO LIVRO LEITURA DEU NA MÍDIA As respostas das questões dissertativas estão nas Orientações Didáticas, ao final deste volume. O lobo-cinzento (Canis lupus, até 1,6 m de comprimento, desprezando a cauda) está no topo de algumas cadeias alimentares. A diminuição da quantidade desses animais, por conta da ação humana, tem efeitos ecológicos drásticos. ANALISANDO O TEXTO P H IL IP R K U N TZ /F LI C K R R F/ G E TT Y IM A G E S UNIDADE 2 • ECOLOGIA: A VIDA EM UM NêVEL MAIS AMPLO106106106 02_UN2_CAP08_BIOLOGIA1-CSC_094a109.indd 106 4/26/16 6:31 PM