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A biodiversidade na base dos Serviços dos Ecossistemas e como ferramenta em Ecologia de Ecossistemas

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História da Ecologia de Ecossistemas

No século XVII, Gabriel Plattes, Robert Hooke, e outros avançaram com a ideia de que as plantas se nutriam do ar e da água. Joseph Priestley, no século XVIII, mostrou que as plantas produziam uma substância, o oxigénio, que é essencial para a respiração dos animais. Estas descobertas iniciais da Biologia foram motivadas por questões sobre a natureza integradora dos sistemas ecológicos, a relação entre o homem e a natureza, até a sua atitude perante as forças da natureza. No fim do século XVIII a “descoberta”, reconhecimento e exploração de novos mundos tiveram importância na transformação progressiva da história natural (Martins-Loução, 2001). A fase seguinte da investigação biológica, durante o século XIX correspondeu ao período da explicação sobre a distribuição geográfica das espécies e ao conceito de ecologia proposto por Ernst Haeckel, em 1866 (Martins-Loução, 2001). Já no século XX, os investigadores naturalistas passaram a explorar mais em detalhe os processos bioquímicos, fisiológicos, comportamentais e evolutivos necessários à compreensão do funcionamento da vida (Chapin III, Matson, & Mooney, 2002). Apenas nas últimas décadas se voltou à pergunta que originalmente motivou esta investigação: como se podem integrar os processos biogeoquímicos no funcionamento dos ecossistemas naturais?

O conceito de estrutura trófica de Charles S. Elton (1927), zoólogo inglês (1900-1991) unanimemente considerado o fundador da ecologia animal, forneceu um enquadramento para a compreensão do fluxo de matéria através dos ecossistemas (Martins-Loução, 2001). George E. Hutchinson (1903-1991), limnologista americano, fortemente influenciado pelas ideias de Elton e do geoquímico russo Vladimir I. Vernadsky (1863-1945), sugeriu que, os recursos disponíveis num lago limitam a produtividade das algas e, por sua vez, a produtividade das algas limita a abundância de animais que as comem. Enquanto isso, Arthur G. Tansley (1871-1955), ecólogo britânico, receava que os investigadores se focassem demasiado no estudo dos organismos, falhando o reconhecimento da importância da troca de matéria entre estes e o seu ambiente abiótico. Deve-se a Tansley (1935) o termo Ecossistema, para reforçar a importância das trocas de matéria entre os componentes inorgânicos e orgânicos, bem como entre organismos (Martins-Loução, 2001). Raymond L. Lindeman (1915-1942), limnologista discípulo de Hutchinson, utilizou e relançou o termo ecossistema, sugerindo que o fluxo de energia através de um ecossistema poderia ser utilizado como uma forma de quantificar a importância dos organismos nas dinâmicas tróficas. Devido à inspiração e perseverança do seu mestre (G.E. Hutchinson) a abordagem trófico-dinâmica (1942) em ecologia ficou associada a Lindeman (Deléage, 1993).Também durante anos o termo ecossistema ficou associado a Lindeman e só mais tarde Odum repôs a autoria do termo a Tansley e popularizou-o (Martins-Loução, 2001) (Figura 1).

 

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Figura 1. Diagrama cronológico sobre o aparecimento da ecologia como ciência e sua evolução, do conceito de ecossistema e de diferentes campos de estudo que abordaram a funcionalidade dos ecossistemas até se se chegar ao conceito actual de Ecologia dos Ecossistemas.

 

Howard T. Odum (1924-2002), também discípulo de Hutchinson, e o seu irmão Eugene P. Odum (1913-2002), educados a olhar a natureza de forma holística, relançaram o conceito ecossistema como unidade funcional em ecologia. A sua aceitação internacional deve-se certamente ao rápido crescimento da “análise de sistemas”, como maneira de expressar as interacções entre as componentes de um sistema seja ele eléctrico ou biológico (Martins-Loução 2001). Reforçaram, assim, as ideias das propriedades gerais dos ecossistemas, nomeadamente através do estudo dos padrões de fluxo de energia e metabolismo dos ecossistemas como um todo (Odum, 1969).

Os balanços de energia e matéria foram aplicados a muitos ecossistemas (Lindeman, 1942), fornecendo informações essenciais à generalização dos padrões globais dos processos do ecossistema, tais como a produtividade. Algumas das questões abordadas pela ecologia de sistemas incluem a transferência de informação (Margalef, 1968), a estrutura das cadeias tróficas (Polis, 1991), os controlos hierárquicos nos fatores de regulação dos ecossistemas a diferentes escalas temporais e espaciais (O'Neill et al., 1986), e as propriedades de resiliência dos ecossistemas após perturbação (Holling, 1986). As alterações globais ocorridas no pós-guerras do século XX deixaram os ecólogos mais conscientes das mudanças nos processos dos ecossistemas, em resposta a perturbações. O estudo da sucessão proporcionou um enquadramento importante para a compreensão dessas dinâmicas de transição nos ecossistemas.

Em 1916, Frederic E. Clements (1874-1945), avançou uma teoria do desenvolvimento da comunidade, sugerindo que a sucessão vegetal é um processo previsível que, na ausência de perturbação, conduz invariavelmente a um tipo de comunidade estável característica de um clima particular (o clímax). Ou seja, de acordo com Clements, os ecossistemas caminhariam para um sistema estável, que se autoperpetuava, composto por uma comunidade de organismos vivos e pelo ambiente não vivo. Mais tarde, em 1926, Henry Gleason (1882-1975), contrapôs veementemente o conceito de clímax como um estádio final do ecossistema, sugerido por Clements. Considerava, pelo contrário, que eventos casuais de dispersão podiam explicar muitos dos padrões da vegetação na paisagem, alterando-a consecutivamente. Este debate tem originado grandes discussões e gerou inúmeros trabalhos de investigação com o objectivo de avaliar os mecanismos responsáveis pelas transições nas comunidades vegetais que, atualmente, ainda não estão totalmente esclarecidos (Hortal et al., 2015).

Sabe-se, no entanto, que muitos dos padrões globais da vegetação e desenvolvimento do solo variam previsivelmente com o clima (Lieth, 1975). Mas num determinado regime climático, as propriedades da vegetação dependem também fortemente dos solos que por sua vez influenciam as comunidades vegetais. Aparentemente, as componentes viva e não viva dos ecossistemas estão intimamente interligadas, actuando como duas forças conjugadas que se influenciam mutuamente e que se vão auto-regulando e adaptando (Lovelock, 1991; Margulius, 1993). Esta é, aliás, a base da muito polémica teoria de Gaia, defendida por James Lovelock, químico inglês da atmosfera (1919-) e Lynn Margulius, microbiologista americana (1938-2011).

Alguns trabalhos mostraram essa interdependência ao longo de gradientes (Paul & Clark, 1996). Uns foram baseados na manipulação de algumas propriedades ou processos do ecossistema, em experiências de campo ou de laboratório, outros em estudos comparativos ao longo de gradientes ambientais. Esta abordagem foi posteriormente alargada para o estudo de ecossistemas não perturbados, usando manipulações ao nível do ecossistema (Chapin et al., 1995) e para estudos de gradientes cuidadosamente desenhados (Vitousek, 1994). Os resultados destas experiências ao nível dos ecossistemas forneceram informações básicas que são críticas para a definição de estratégias de gestão (Likens et al., 1980).

O reconhecimento das alterações ambientais, das suas consequências, e em particular dos seus impactos para a sociedade humana, deu-se a meados do século XX, décadas de 60-70. Cedo se reconheceu também que os estudos destes impactos não podiam ser sectorizados e tratados de forma arbitrária. Surgiu, então, a necessidade de abordar os problemas ambientais a nível de um sistema integrado, onde as interações entre os organismos e o seu meio envolvente se estabelecem de forma holística, a ecologia de ecossistemas (Chapin III, Matson, & Mooney, 2002).

As alterações observadas no Sistema Terra levaram à realização de estudos sobre as interações entre os ecossistemas terrestres, a atmosfera e os oceanos (Vitousek, 1994). A este nível, a escala espacial a que os efeitos ocorrem nos ecossistemas é tão vasta que as ferramentas tradicionais da ecologia são insuficientes. Como resposta a este desafio fez-se recurso: (i) da deteção remota, baseada em informação de satélites, que permite uma análise à escala espacial; (ii) da monitorização de parâmetros da atmosfera e de ecossistemas a largas escalas temporais, resolvida com o lançamento, em 1980 nos Estados Unidos, dos chamados laboratórios de observação ao longo do tempo (Long Term Ecological Research, LTER), que neste momento existem um pouco por todo o mundo; (iii) da análise das propriedades dos ecossistemas (Ramos et al., 2015), acompanhada pelo desenvolvimento de modelos universais. Estas são ferramentas e instrumentos importantes e essenciais que foram evoluindo de forma inovadora para abordar efeitos à escala global. A intersecção entre as diferentes abordagens, a compreensão dos processos, e a análise global é uma interessante fronteira da atual ecologia dos ecossistemas. A transversalidade de conhecimentos é cada vez mais premente uma vez que as rápidas mudanças que estão a ocorrer nos ecossistemas exigem uma urgência no entendimento do como e porquê os ecossistemas estão a mudar (Chapin III, Matson, & Mooney, 2002). Só assim se podem desenvolver ferramentas de gestão.

Aliada a esta noção surgiu, em 1997, a noção economicista dos ecossistemas lançada por Robert Costanza (Costanza, d'Arge, de Groot, Farber, Grasso, Hannon, Limburg, Naeem, O'Neil, Paruelo, Raskin, Sutton, & van den Belt, 1997). Com este trabalho sobre o valor dos ecossistemas e o capital social que eles encerram Costanza criou a noção de serviços do ecossistema e a necessidade da sua valoração (Costanza, 2012). Ao lançar este conceito Costanza estava a promover o estudo dos ecossistemas e a mostrar que as abordagens deviam passar a ser holísticas incorporando os serviços do ecossistema para o Homem e o impacto deste nesses ecossistemas.

A gestão baseada nos ecossistemas tem raízes nos primórdios do pensamento conservacionista de que Aldo Leopold (1887-1948) é um bom exemplo, nas abordagens ecossistémicas e outras baseadas em sistemas que foram desenvolvidas pela investigação antropológica e ecológica na década de 1960 e 1970 (Kappel et al., 2006). Este tipo de gestão surge na sequência das abordagens anteriores, incorporando elementos da ecologia, da biologia da conservação e do planeamento ambiental, mantendo um foco explícito na gestão dos impactos humanos nos ecossistemas (Grumbine, 1994).

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