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O mistério da estabilidade do ecossistema: Qual é a arma secreta do equilíbrio ecológico?
Em ecologia, a estabilidade (ou equilíbrio) de um ecossistema é definida como a capacidade do sistema de retornar ao seu estado de equilíbrio após ser perturbado, uma capacidade conhecida como resiliência. Embora estabilidade comunitária e estabilidade ecológica sejam às vezes usadas de forma intercambiável, estabilidade comunitária se refere simplesmente às características de uma comunidade. De fato, um ecossistema ou comunidade pode ser estável em algumas propriedades e instável em outras.
Ecossistemas estáveis são encontrados em toda a natureza e estão bem documentados na literatura científica.
A pesquisa científica descreve principalmente a estabilidade das comunidades de plantas de pastagens e comunidades microbianas. No entanto, nem todas as comunidades naturais ou ecossistemas são estáveis, e especialistas apontam algumas exceções, como a relação entre lobos e alces em Isola Royale. O ruído também desempenha um papel importante nos sistemas biológicos e, em alguns casos, pode determinar completamente sua dinâmica temporal. O conceito de estabilidade ecológica surgiu na primeira metade do século XX e, com o desenvolvimento da ecologia teórica na década de 1970, o uso do termo foi expandido para uma variedade de contextos.
Em 1997, Grimm e Wissel conduziram um inventário de 167 definições e encontraram 70 conceitos diferentes de estabilidade.
Para esclarecer o tópico, eles propõem substituir estabilidade ecológica por termos mais específicos, como invariância, resiliência e persistência. Para descrever e compreender completamente um tipo específico de estabilidade, é necessária uma análise mais detalhada, caso contrário, a declaração sobre estabilidade não será confiável. Ecossistemas que oscilam periodicamente, como sistemas predador-presa, devem ser descritos como persistentes e resilientes, mas não imutáveis. No entanto, alguns estudiosos acreditam que a diversidade de definições reflete a diversidade da realidade e dos sistemas matemáticos.
Análise de estabilidade
Quando a abundância de espécies de um ecossistema é tratada como um conjunto de equações diferenciais, a estabilidade pode ser testada linearizando-a no equilíbrio. Na década de 1970, Robert May usou esse método de análise de estabilidade para estudar a relação entre diversidade de espécies e estabilidade do ecossistema usando a matriz Jacobiana ou matriz de comunidade. Pode aplicar análise de estabilidade a grandes ecossistemas com base na teoria da matriz aleatória.
O critério de estabilidade de May afirma que a estabilidade dinâmica está sujeita a restrições de diversidade, e a rigidez dessa restrição está relacionada à amplitude das flutuações nas interações.
Estudos recentes ampliaram as ideias de May construindo diagramas de fases para modelos ecológicos, como o modelo generalizado de Lotka-Voltera ou o modelo de consumidor-recurso, e usando teoria de matriz aleatória, métodos de cavidade e outros métodos inspirados na física do vidro de spin. Embora as características de qualquer ecossistema possam mudar ao longo do tempo, algumas permanecem constantes, oscilam, atingem pontos fixos ou exibem outros comportamentos que podem ser descritos como estáveis ao longo do tempo.
Estabilidade e diversidade
A relação entre diversidade e estabilidade tem sido amplamente estudada. Por exemplo, a diversidade genética pode aumentar a resistência de um ecossistema a perturbações ambientais. No nível comunitário, a estrutura da teia alimentar também afeta a estabilidade. Compensações entre estabilidade e diversidade foram observadas recentemente em comunidades microbianas em ambientes de hospedeiros humanos e de esponjas. Esses estudos demonstram que, em redes ecológicas grandes e heterogêneas, a estabilidade pode ser modelada por conjuntos jacobianos dinâmicos, mostrando que a escala e a heterogeneidade podem estabilizar estados específicos do sistema diante de perturbações ambientais.
ConclusãoÀ medida que a pesquisa ecológica continua a se aprofundar, nossa compreensão se torna mais clara, mas a estabilidade dos ecossistemas continua cheia de mistérios. Os diferentes parâmetros, as interações entre espécies e sua estrutura complexa fazem do estudo da estabilidade um desafio importante na ecologia. Como nosso ecossistema responderá aos desafios futuros?
