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Populações

Ciências Ambientais do AP · Tópico 3

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7:45

Populações

Em 1944, vinte e nove renas foram soltas em uma pequena ilha. Não havia predadores e o solo estava coberto de musgo. Em vinte anos houve…

Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas

3.1

Espécies Generalistas e Especialistas

Programa

Compreensão Essencial (ERT-3): Populações mudam ao longo do tempo em reação a uma variedade de fatores.

Objetivo de Aprendizagem ERT-3.A: Identificar diferenças entre espécies generalistas e especialistas.

  • ERT-3.A.1 Espécies tendem a ter vantagem em habitats que permanecem constantes, enquanto espécies generalistas tendem a ter vantagem em habitats que estão mudando.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Um generalista 广适性物种 pode viver em muitos habitats e comer muitos alimentos (guaxinim, barata) – flexível, lidando bem com mudanças. Um especialista 狭适性物种 precisa de condições ou alimentos específicos (panda, canguru) – eficiente em um habitat estável, mas muito vulnerável se esse habitat mudar.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
generalist/ˈdʒenərəlɪst/ 广适性物种 guǎng shì xìng wù zhǒng
specialist/ˈspeʃəlɪst/ 狭适性物种 xiá shì xìng wù zhǒng
3.2

Espécies Selecionadas K e r

Programa

Compreensão Essencial (ERT-3): Populações mudam ao longo do tempo em reação a uma variedade de fatores.

Objetivo de Aprendizagem ERT-3.B: Identificar diferenças entre espécies K e r selecionadas.

  • ERT-3.B.1 Espécies K-selecionadas tendem a ser grandes, ter poucos descendentes por evento reprodutivo, viver em ambientes estáveis, gastar significativa energia para cada descendente, amadurecer após muitos anos de juventude prolongada e cuidado parental, ter longas esperanças/expectativas de vida, e se reproduzir mais de uma vez em sua vida. A competição por recursos nos habitats das espécies K-selecionadas geralmente é relativamente alta.
  • ERT-3.B.2 Espécies r-selecionadas tendem a ser pequenas, ter muitos descendentes, gastar ou investir mínima energia para cada descendente, amadurecer cedo, ter curtas esperanças de vida, e podem se reproduzir apenas uma vez em sua vida. A competição por recursos nos habitats das espécies r-selecionadas tipicamente é relativamente baixa.
  • ERT-3.B.3 Potencial biótico refere-se à taxa máxima de reprodução de uma população em condições ideais.
  • ERT-3.B.4 Muitas espécies têm estratégias reprodutivas que não são exclusivamente r-selecionadas ou K-selecionadas, ou elas mudam em diferentes condições em diferentes momentos.
  • ERT-3.B.5 Espécies K-selecionadas são tipicamente mais afetadas negativamente por espécies invasoras do que as espécies r-selecionadas, que são minimamente afetadas por espécies invasoras. A maioria das espécies invasoras são espécies r-selecionadas.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Duas estratégias reprodutivas:

  • Espécies $r$-selected produzem muitos descendentes com pouco cuidado, amadurecem rápido e têm vida curta (insetos, ervas daninhas). Colonizam rapidamente e sofrem boom-and-bust.
  • Espécies $K$-selected produzem poucos descendentes com muito cuidado, amadurecem devagar e vivem muito (elefantes, humanos). Elas se saem bem perto da capacidade de suporte em ambientes estáveis, mas recuperam-se lentamente de perdas.
Um elefante adulto caminhando com seu único filhote pequeno pelo planície gramada
Um elefante com seu único filhote: uma espécie K-selected tem poucos jovens, mas investe pesadamente em cada um, recuperando-se lentamente se os números caírem
Um coelho jovem: espécies r-selected produzem muitos descendentes rapidamente com pouco investimento parental
Um coelho jovem: espécies r-selected produzem muitos descendentes rapidamente com pouco investimento parental
3.3

Curvas de Sobrevivência

Programa

Compreensão Essencial (ERT-3): Populações mudam ao longo do tempo em reação a uma variedade de fatores.

Objetivo de Aprendizagem ERT-3.C: Explicar curvas de sobrevivência.

  • ERT-3.C.1 Uma curva de sobrevivência é uma linha que exibe as taxas relativas de sobrevivência de uma coorte — um grupo de indivíduos da mesma idade — em uma população, desde o nascimento até a idade máxima alcançada por qualquer membro da coorte. Existem curvas Tipo I, Tipo II e Tipo III.
  • ERT-3.C.2 As curvas de sobrevivência diferem entre espécies K-selecionadas e r-selecionadas, com espécies K-selecionadas tipicamente seguindo uma curva Tipo I ou Tipo II e espécies r-selegadas seguindo uma curva Tipo III.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Uma curva de sobrevivência 存活曲线 plota quantos indivíduos sobrevivem em cada idade (em escala logarítmica). Tipo I (humanos): a maioria sobrevive até a velhice e depois morre – curva convexa. Tipo II (muitas aves): taxa de mortalidade constante em todas as idades – linha reta. Tipo III (espécies $r$-selected: peixes, insetos): a maioria morre jovem, poucos sobrevivem – curva côncava.

Curvas de sobrevivência Tipo I, II e III em escala logarítmica
Curvas de sobrevivência Tipo I, II e III em escala logarítmica
Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
survivorship curve/səˈvaɪvəʃɪp kɜːv/ 存活曲线 cún huó qū xiàn
3.4

Capacidade de Suporte

Programa

Compreensão Essencial (ERT-3): Populações mudam ao longo do tempo em reação a uma variedade de fatores.

Objetivo de Aprendizagem ERT-3.D: Descrever capacidade portadora.

  • ERT-3.D.1 Quando uma população excede sua capacidade portadora (capacidade portadora pode ser denotada como K), ocorre ultrapassagem. Existem impactos ambientais da ultrapassagem populacional, incluindo esgotamento de recursos.

Objetivo de Aprendizagem ERT-3.E: Descrever o impacto da capacidade portadora sobre ecossistemas.

  • ERT-3.E.1 Um efeito ecológico principal da ultrapassagem populacional é o declínio da população (muitas vezes grave a catastrófico) porque a falta de recursos disponíveis leva à fome, doença e/ou conflito.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Ciclos de populações de predadores e presas
Crescimento exponencial vs logístico

A capacidade de suporte 环境容纳量 ($K$) é a população máxima que um ambiente pode sustentar a longo prazo. Uma população pode ultrapassar $K$ quando recursos são temporariamente abundantes, e depois entrar em colapso (dieback) quando os recursos acabam. Populações tendem a flutuar em torno de $K$.

O crescimento populacional estabiliza-se na capacidade de suporte do ambiente
O crescimento populacional estabiliza na capacidade de suporte do ambiente
Um rebanho de veados: quando uma população se aproxima da capacidade de suporte, os recursos limitam o crescimento adicional
Um rebanho de veados: quando uma população se aproxima da capacidade de suporte, os recursos limitam o crescimento adicional
Explorar

Crescimento até a capacidade de carga

Uma população cresce em direção à capacidade de carga $K$ que seus recursos podem suportar, depois estabiliza. Aumente a taxa de crescimento e observe a ultrapassagem e o ajuste.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
carrying capacity/ˈkæriɪŋ kəˈpæsɪti/ 环境容纳量 huán jìng róng nà liàng
exponentially/ˌekspəˈnenʃəli/ 指数增长 zhǐ shù zēng zhǎng
logistic/ləˈdʒɪstɪk/ 逻辑斯蒂增长 luó jí sī dì zēng zhǎng
Limiting factors/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktəz/ 限制因素 xiàn zhì yīn sù
age-structure diagram/eɪdʒ ˈstrʌktʃə ˈdaɪəɡræm/ 年龄结构图 nián líng jié gòu tú
total fertility rate/ˈtəʊtl fɜːˈtɪlɪti reɪt/ 总生育率 zǒng shēng yù lǜ
ecological footprint/ˌekəˈlɒdʒɪkl ˈfʊtprɪnt/ 生态足迹 shēng tài zú jì
3.5

Crescimento Populacional e Disponibilidade de Recursos

Programa

Compreensão Essencial (ERT-3): Populações mudam ao longo do tempo em reação a uma variedade de fatores.

Objetivo de Aprendizagem ERT-3.F: Explicar como a disponibilidade de recursos afeta o crescimento populacional.

  • ERT-3.F.1 O crescimento populacional é limitado por fatores ambientais, especialmente pelos recursos e espaço disponíveis.
  • ERT-3.F.2 A disponibilidade de recursos e a base total de recursos são limitadas e finitas em todas as escalas de tempo.
  • ERT-3.F.3 Quando os recursos necessários para o crescimento de uma população são abundantes, o crescimento populacional geralmente acelera.
  • ERT-3.F.4 Quando a base de recursos de uma população diminui, o aumento no potencial para distribuição desigual de recursos resultará finalmente em aumento da mortalidade, diminuição da fecundidade ou ambos, resultando em declínio do crescimento populacional até, ou abaixo, da capacidade portadora.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Com recursos abundantes, uma população cresce exponencialmente 指数增长 (curva ⟨$J$⟩). À medida que os recursos ficam limitados, o crescimento desacelera para logístico 逻辑斯蒂增长 (curva ⟨$S$⟩), nivelando-se em ⟨$K$⟩. Fatores limitantes 限制因素 (alimento, água, espaço, doença) definem o teto.

3.6

Diagramas de Estrutura Etária

Programa

Compreensão Duradoura (EIN-1): Populações humanas mudam em reação a uma variedade de fatores, incluindo fatores sociais e culturais.

Objetivo de Aprendizagem EIN-1.A: Explicar diagramas de estrutura etária.

  • EIN-1.A.1 As taxas de crescimento populacional podem ser interpretadas a partir de diagramas de estrutura etária pela forma da estrutura.
  • EIN-1.A.2 Uma população em rápido crescimento terá, por regra, uma proporção maior de pessoas mais jovens comparado a populações estáveis ou em declínio.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

Um diagrama de estrutura etária 年龄结构图 mostra a proporção de uma população em cada grupo de idade. Base larga (muitos jovens) prevê crescimento rápido; barras uniformes preveem uma população estável; base estreita prevê declínio. Eles projetam a futura população de um país.

Pirâmides etárias de um país em desenvolvimento e de um país desenvolvido
Pirâmides etárias de um país em desenvolvimento e de um país desenvolvido
3.7

Taxa Total de Fertilidade

Programa

Compreensão Duradoura (EIN-1): Populações humanas mudam em reação a uma variedade de fatores, incluindo fatores sociais e culturais.

Objetivo de Aprendizagem EIN-1.B: Explicar fatores que afetam a taxa total de fertilidade em populações humanas.

  • EIN-1.B.1 A taxa total de fertilidade (TFR) é afetada pela idade em que as mulheres têm seu primeiro filho, oportunidades educacionais para mulheres, acesso ao planejamento familiar e atos e políticas governamentais.
  • EIN-1.B.2 Se a taxa de fertilidade estiver nos níveis de reposição, uma população é considerada relativamente estável.
  • EIN-1.B.3 Fatores associados às taxas de mortalidade infantil incluem se as mães têm acesso a boa saúde e nutrição. Mudanças nesses fatores podem levar a mudanças nas taxas de mortalidade infantil ao longo do tempo.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

A taxa total de fecundidade 总生育率 (TTF) é o número médio de filhos por mulher. Um nível de reposição de aproximadamente 2.1 mantém a população estável; acima desse valor, ela cresce; abaixo, diminui. A TTF diminui com a educação, o acesso ao planejamento familiar e a menor mortalidade infantil.

3.8

Dinâmica da População Humana

Programa

Compreensão Duradoura (EIN-1): Populações humanas mudam em reação a uma variedade de fatores, incluindo fatores sociais e culturais.

Objetivo de Aprendizagem EIN-1.C.1: Explicar como populações humanas experimentam crescimento e declínio.

  • EIN-1.C.1 Taxas de natalidade, taxas de mortalidade infantil e taxas gerais de mortalidade, acesso ao planejamento familiar, acesso a boa nutrição, acesso à educação e adiamento do casamento afetam se uma população humana está crescendo ou declinando.
  • EIN-1.C.2 Fatores que limitam a população humana global incluem a capacidade portadora da Terra e os fatores básicos que limitam o crescimento da população humana conforme estabelecidos pela teoria malthusiana.
  • EIN-1.C.3 O crescimento populacional pode ser afetado tanto por fatores independentes da densidade, como grandes tempestades, incêndios, ondas de calor ou secas, quanto por fatores dependentes da densidade, como acesso à água potável e ar limpo, disponibilidade de alimentos, transmissão de doenças ou tamanho do território.
  • EIN-1.C.4 A regra dos 70 afirma que dividir o número 70 pela taxa percentual de crescimento populacional aproxima-se do tempo de duplicação da população.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

O crescimento da população humana depende da taxa de natalidade, taxa de mortalidade e migração. O crescimento rápido sobrecarrega recursos e aumenta a pegada ecológica 生态足迹. Fatores que reduzem as taxas de natalidade incluem educação (especialmente de mulheres), urbanização e desenvolvimento econômico.

Exemplo resolvido. Um país tem taxa de natalidade de ⟨$30$⟩ por ⟨$1000$⟩ e taxa de mortalidade de ⟨$10$⟩ por ⟨$1000$⟩. A taxa de crescimento natural é ⟨$\dfrac{30-10}{10}=2.0\%$⟩ por ano (dividindo a diferença por mil por ⟨$10$⟩ converte para percentual). Pela regra dos 70, a população dobra em aproximadamente ⟨$\dfrac{70}{2.0}=35$⟩ anos. Se o desenvolvimento reduzisse a taxa de crescimento para ⟨$1.0\%$⟩, o tempo de duplicação estenderia-se para ⟨$\dfrac{70}{1.0}=70$⟩ anos.

Um cruzamento urbano lotado: a dinâmica da população humana depende das taxas de natalidade, mortalidade e migração
Um cruzamento urbano lotado: a dinâmica da população humana depende de taxas de natalidade, mortalidade e migração
3.9

Transição Demográfica

Programa

Compreensão Duradoura (EIN-1): Populações humanas mudam em reação a uma variedade de fatores, incluindo fatores sociais e culturais.

Objetivo de Aprendizagem EIN-1.D: Definir a transição demográfica.

  • EIN-1.D.1 A transição demográfica refere-se à transição de altas para baixas taxas de natalidade e mortalidade em um país ou região à medida que o desenvolvimento ocorre e esse país passa de um sistema econômico pré-industrial para industrializado. Essa transição tipicamente é demonstrada através de um modelo de quatro estágios de transição demográfica (DTM).
  • EIN-1.D.2 Características de países em desenvolvimento incluem taxas de mortalidade infantil mais altas e mais crianças na força de trabalho do que países desenvolvidos.

Fonte: College Board AP Course and Exam Description

A transição demográfica 人口转型 descreve como o crescimento de um país muda à medida que se desenvolve, em etapas: (1) altas taxas de natalidade e mortalidade (crescimento lento); (2) queda na taxa de mortalidade (crescimento rápido); (3) queda na taxa de natalidade (crescimento desacelerando); (4) ambas baixas (estável). Nações desenvolvidas estão em etapas posteriores; muitas nações em desenvolvimento estão nas etapas de crescimento rápido.

As quatro etapas da transição demográfica
As quatro etapas da transição demográfica

A população cresce mais rápido nas etapas 2 e 3 – o lapso entre uma ainda alta taxa de natalidade e uma já caída taxa de mortalidade. Esse atraso é por que a população de um país continua subindo muito depois que sua taxa de mortalidade cai.

Vocabulário Treinar
Inglês Chinês Pinyin
demographic transition/ˌdeməˈɡræfɪk trænˈsɪʃn/ 人口转型 rén kǒu zhuǎn xíng
3.9

Dicas de prova

  • Use a regra dos 70: tempo de duplicação ≈ 70 ÷ taxa de crescimento(%); uma taxa de crescimento é (nascidos − mortos) por 1000 ÷ 10.
  • Leia diagramas de estrutura etária: base larga prevê crescimento rápido, barras uniformes uma população estável.
  • Contraste estratégias r-selected (muitos descendentes, pouco cuidado) e K-selected (poucos, muito cuidado).
  • Conheça as etapas da transição demográfica e o que reduz as taxas de natalidade (educação, planejamento familiar, desenvolvimento).
  • Uma taxa de crescimento em queda ainda significa crescimento — a população só diminui quando as mortes superam os nascimentos.

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