O Mundo Vivo: Biodiversidade

Biodiversidade 生物多样性 é a variedade de vida, medida em três níveis:

• Diversidade genética – variedade de genes dentro de uma espécie. Mais variedade genética significa que uma população pode responder melhor a estressores ambientais 环境压力; um gargalo populacional 种群瓶颈 (uma queda acentuada no número) elimina essa variedade e deixa os sobreviventes vulneráveis.
• Diversidade de espécies – o número de espécies (riqueza de espécies 物种丰富度) e a uniformidade com que os indivíduos se distribuem entre elas.
• Diversidade de habitats – a variedade de habitats em uma região.

Ecossistemas com maior riqueza de espécies são mais resilientes 有韧性的: recuperam-se de perturbações com mais facilidade, pois espécies variadas podem preencher funções quando as condições mudam. A perda de habitat elimina espécies em uma ordem previsível – espécies especializadas 特化 species (necessidades estreitas) desaparecem primeiro, seguidas pelas espécies mais resistentes generalistas 广适性 species, e espécies que precisam de grandes territórios declinam conforme sua área de distribuição diminui.

Serviços ecossistêmicos 生态系统服务 são os benefícios gratuitos que a natureza oferece às pessoas, em quatro categorias:

• Provisionamento – produtos: alimentos, água doce, madeira, fibras.
• Regulação – processos que mantêm as condições estáveis: regulação do clima, filtração de água, polinização, controle de enchentes.
• Cultural – valor imaterial: recreação, beleza, valor espiritual e educacional.
• Suporte – os serviços que tornam os outros possíveis: ciclagem de nutrientes, formação de solo, fotossíntese.

Atividades antropogênicas 人为的 (causadas pelo homem) podem interromper esses serviços, com custos econômicos e ecológicos reais – por exemplo, a perda de polinizadores força agricultores a pagar por polinização que abelhas faziam gratuitamente antes.

Biogeografia insular 岛屿生物地理学 estuda quantas espécies uma ilha (ou qualquer fragmento de habitat isolado) abriga. O número se estabiliza em um equilíbrio entre duas taxas:

• Imigração de novas espécies – maior em ilhas mais próximas do continente.
• Extinção de espécies residentes – menor em ilhas maiores.

Assim, ilhas grandes e próximas abrigam mais espécies; ilhas pequenas e remotas, menos. O isolamento também impulsiona a evolução: espécies insulares frequentemente tornam-se especialistas porque os recursos são limitados, e muitas são endêmicas 特有 – encontradas em nenhum outro lugar. Isso as torna frágeis. Quando uma espécie invasora 入侵物种 (geralmente um generalista resistente) chega, ela pode superar as especialistas, que não têm para onde ir.

Toda espécie possui uma faixa de tolerância 耐受范围 – o intervalo de condições (temperatura, salinidade, pH, luz solar) que consegue suportar. No centro há uma faixa ótima 最适范围 onde os indivíduos prosperam; nas bordas estão as zonas de estresse 胁迫区 onde sobrevivem, mas têm dificuldade para crescer ou se reproduzir; além dos limites, morrem. A tolerância ecológica 生态耐受性 aplica-se tanto a um indivíduo quanto a toda uma espécie, determinando onde um organismo pode viver e como lida com as mudanças.

Eventos naturais perturbam ecossistemas em todas as escalas temporais, e um único evento natural pode rivalizar ou superar um feito humano. Os processos da Terra ocorrem em três padrões temporais:

• Periódico 周期性 – ciclos regulares (estações do ano, marés).
• Episódico 偶发性 – eventos ocasionais e irregulares (incêndios, inundações, erupções vulcânicas).
• Aleatório 随机 – sem padrão (impacto de um meteoro).

Ao longo do tempo geológico, o clima da Terra mudou por diversas razões, e o nível do mar subiu e desceu conforme a quantidade de gelo glacial – cada mudança remodelando grandes extensões de habitat. A fauna responde por meio de migração 迁徙, movendo-se distâncias curtas ou longas para seguir as condições.

Uma adaptação 适应 é um traço herdado que melhora a sobrevivência e a reprodução em um ambiente. As adaptações surgem através da seleção natural 自然选择 – mudança genética incremental acumulada ao longo de gerações, não dentro de uma única vida. Quando o ambiente muda, os indivíduos devem alterar seu comportamento, mover-se ou morrer; se a mudança for mais rápida do que a população consegue se adaptar, ela declina. Uma perturbação periódica como o fogo faz parte de um ciclo saudável, e muitas espécies são adaptadas a ele (algumas pinhas só abrem com o calor do fogo).

Sucessão ecológica 生态演替 é a mudança gradual e ordenada em uma comunidade ao longo do tempo:

• Sucessão primária 初级演ito começa em rocha nua sem solo – após o recuo de um glaciar ou o resfriamento de lava. Espécies pioneiras 先锋物种, como líquens 地衣, chegam primeiro e lentamente formam solo. É lenta.

• Sucessão secundária 次级演ito segue uma perturbação que deixa o solo intacto – após um incêndio ou abandono agrícola – sendo muito mais rápida.

A sucessão tende a alcançar uma comunidade clímax 顶极群落 relativamente estável. Dois papéis especiais moldam uma comunidade desproporcionalmente à sua abundância: uma espécie-chave 关键种, cujas atividades mantêm a estrutura da comunidade unida (removê-la faz a comunidade colapsar – lontras marinhas controlando ouriços), e uma espécie indicadora 指示物种, cuja presença ou saúde sinaliza a condição de todo o ecossistema (líquens desaparecem onde o ar está poluído).

Exemplo resolvido. Um lago abriga 3 espécies de peixes com 5, 3 e 2 indivíduos ($N=10$). Índice de Diversidade de Simpson $=1-\sum\left(\tfrac{n}{N}\right)^2 = 1-\left[(0.5)^2+(0.3)^2+(0.2)^2\right] = 1-0.38 = 0.62$. Um valor próximo a 1 indica alta diversidade; próximo a 0 indica que uma espécie domina. Adicionar uma quarta espécie de tamanho igual aumentaria o índice.

• Descreva a biodiversidade em três níveis: genético, de espécies e de habitat, e vincule maior diversidade a maior resiliência.
• Espécies especialistas (necessidades estreitas) são mais vulneráveis do que generalistas quando um habitat muda.
• Diferencie sucessão primária (rocha nua, sem solo, lenta) de secundária (solo intacto, mais rápida).
• Explique uma espécie-chave (efeito desproporcional) e uma espécie indicadora (sinaliza a saúde do ecossistema).
• Cite os quatro serviços ecossistêmicos (provisionamento, regulação, cultural, suporte) com exemplos.