Ecofisiologia que estudos e aplicações em animais e vegetais

O Ecofisiologia É o ramo da ecologia que estuda a resposta funcional dos organismos em sua adaptação às mudanças ambientais. Todo ser vivo deve se adaptar ao seu ambiente para sobreviver e essa adaptação é estrutural e funcional.

Essa disciplina também é conhecida como ecologia fisiológica ou fisiologia ambiental e gera conhecimento básico e aplicado. Assim, é possível conhecer a relação entre a fisiologia de um organismo e alterações ambientais.

Experimentos ecofisiológicos. Fonte: Rasbak [CC BY-SA 3.0 (http: // criativecommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/]]

Da mesma forma, a ecofisiologia fornece informações no campo da produção de plantas e animais para gerar alimentos. Por exemplo, estudos de ecofisiologia de plantas tolerantes a condições ambientais extremas têm sido úteis na melhoria genética.

Da mesma forma, estudos ecofisiológicos permitem estabelecer quais são as condições ambientais mais apropriadas para alcançar uma maior produtividade animal. Assim, faixas de variação de fatores ambientais podem ser estabelecidos para proporcionar conforto aos animais em unidades de produção.

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Que estudos ecofisiologia?

A ecofisiologia é uma disciplina em que a fisiologia e a ecologia convergem. Fisiologia A ciência que estuda o funcionamento de seres vivos e ecologia aborda as relações entre os seres vivos e seu ambiente.

Nesse sentido, a ecofisiologia estuda a relação dinâmica entre o ambiente de mudança e as adaptações do metabolismo vegetal ou animal antes dessas mudanças.

- Experimentação ecológica

Para alcançar seu objetivo, a ecofisiologia aplica pesquisas descritivas e o método experimental. Para isso, identifique os fatores físicos-químicos que agem no meio ambiente e determine seu efeito no corpo.

Esses fatores podem ser recursos usados ​​pelo corpo para sobrevivência ou condições que afetam sua operação. Posteriormente, a resposta fisiológica do organismo vivo é estabelecida antes das variações do referido fator.

Sistemas metabólicos envolvidos

É necessário identificar os sistemas orgânicos e funcionais envolvidos na resposta adaptativa do organismo à mudança de um determinado fator. Por exemplo, quando há mudanças de temperatura, há uma resposta do sistema de termorregulação do indivíduo.

Design experimental

A ecofisiologia recorre ao design de experimentos para estabelecer a resposta fisiológica do organismo a mudanças em um fator. Um exemplo disso pode estar sujeito a indivíduos de uma espécie de planta para diferentes concentrações de sal no substrato.

- Tipos de mudanças ambientais

Uma vez que os fatores para estudar, é necessário identificar as mudanças que ocorrem no ambiente e seu caráter temporal, definindo três tipos:

Alterações cíclicas

Essas mudanças são recorrentes periodicamente, como a alternância de estações climáticas ou diárias e noturnas. Antes disso, o ser vivo também desenvolveu o funcionamento cíclico seguindo o ritmo da mudança ambiental.

Ciclo diurno e noturno. Fonte: Caliver [CC0]

Por exemplo, a queda das folhas na estação seca para reduzir a transpiração antes do déficit hídrico. No caso de animais, também existem adaptações a essas mudanças cíclicas; Por exemplo, a mudança de plumagem de certos pássaros.

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O Nival Perdiz (Lagopus muta) da tundra tem homocromia sazonal e apresenta plumagem branca de inverno enquanto na primavera muda para tons escuros e variegados. Assim, sua camuflagem é adaptada à branca de neve uniforme e depois aos tons escuros do meio ambiente durante o resto do ano.

Outra adaptação animal às mudanças cíclicas é a hibernação de ursos e outras espécies nos tempos de inverno. Isso implica mudanças no ritmo metabólico que incluem reduzir as funções corporais, como temperatura e freqüência cardíaca.

Mudanças aleatórias

Esses tipos de mudanças ocorrem aleatoriamente, sem regularidade estabelecida. Por exemplo, o deslizamento de terra de uma inclinação montanhosa, um derramamento de óleo ou a chegada de um novo predador ou patógeno.

Esses tipos de mudanças representam um risco maior de espécies, porque ocorrem drasticamente nesses casos, a resposta dos organismos depende da plasticidade nas funções existentes.

Mudanças direcionais

São mudanças no ambiente causadas intencionalmente pelo ser humano com certos propósitos. Um caso disso é o desmatamento de uma floresta para estabelecer um pasto ou a intervenção de um pântano para cultivar arroz.

- Postulados gerais

A partir do acúmulo de evidências experimentais e observacionais no campo natural, a ecofisiologia tenta definir postulados gerais. Estes são princípios gerais que emergem da regularidade de certas respostas fisiológicas a mudanças ambientais.

Lei mínima de Liebig

Sprengel (1828) postulou que o fator determinante no crescimento de um organismo é o mais escasso do ambiente. Posteriormente, esse princípio foi popularizado por Liebig (1840) e é conhecido como a lei do mínimo ou da lei de Liebig.

Bartholomew (1958) aplicou esse princípio à distribuição de espécies, apontando que é determinado pelo fator ambiental mais limitador.

Lei de tolerância de Shelford

Em 1913, Víctor Shelford afirmou que uma certa espécie existe em uma amplitude de variação definida para cada fator ambiental e suas interações. É o que é conhecido como limites de tolerância, fora dos quais a espécie não sobrevive.

Lei de tolerância a Shelford. Fonte: http: // ecologia ambiental.Wikispaces.com/ [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]

Este princípio define que, na amplitude da variação de um certo fator ambiental, existem três estados possíveis para o corpo. Esses estados são ótimos, estresse fisiológico e intolerância.

Nesse sentido, na faixa ideal do fator, as populações da espécie serão abundantes. Ao se afastar do ideal, uma área de estresse é inserida onde as populações diminuem e fora do limite de tolerância, a espécie desaparece.

- Tecnologia Digital e Ecofisiologia

Como na ciência, estudos ecofisiológicos foram aprimorados pelo desenvolvimento de novas tecnologias. Devido à sua natureza experimental, essa disciplina em particular foi favorecida pelo desenvolvimento da tecnologia digital.

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Atualmente, há diversidade de dispositivos eletrônicos portáteis que permitem medir fatores ambientais no campo. Entre eles estão medidores de radiação solar, temperatura, umidade relativa, área foliar, entre outros.

Exemplos de aplicações em animais

- Efeito de temperatura na criação de animais

Um campo muito relevante é a ecofisiologia aplicada à produção animal que busca entender a resposta da criação de animais à variação de fatores ambientais. Um desses fatores é a temperatura, levando em consideração a tendência atual de aumentar a temperatura média global.

Homeothermia

Os animais reprodutores são principalmente homeotermas, ou seja, mantêm sua temperatura interna estável, apesar das variações ambientais. Isso é alcançado graças ao investimento em energia química para compensar os aumentos ou diminuições na temperatura externa.

Esse processo de compensação de temperatura externa é alcançado através da termorregulação, que envolve hipotálamo, sistema respiratório e pele.

Colocando galinhas

Foi determinado que a hora do dia em que se alimenta de um frango de putting é importante para a produtividade. Nesse caso, tem a ver com a capacidade de assimilar os alimentos com base no estresse térmico.

Colocando galinhas. Fonte: Pely (Allan H.M.) [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]

Se a comida for fornecida nas horas mais quentes do dia, o frango assimila menos e sua produção diminui. Consequentemente, o aumento da temperatura ambiente implica uma diminuição na produtividade das galinhas curral.

Gado

O aumento de temperatura força os animais a ativar mecanismos fisiológicos da termorregulação. Isso implica um investimento energético que é roubado do ganho de peso ou produção de leite.

Por outro lado, aumentando a temperatura, os animais variam suas prioridades alimentares. Nesses casos, a ingestão de água aumenta e diminui o consumo de matéria seca, com a conseqüente perda de peso.

- Poluição e sapos

Estudos ecofisiológicos permitem que a fisiologia das espécies animais se relacione com seu ambiente e estabeleça os possíveis efeitos negativos da poluição. Um exemplo disso é o estado atual de ameaça ao qual sapos e sapos são submetidos.

Poluição de sapo (Atelopus zeteki). Fonte: Brian Gratwicke [CC por 2.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/2.0)]

Aproximadamente metade dos 6.500 espécies conhecidas de anfíbios estão ameaçadas com extinção. Esses animais são muito sensíveis a mudanças de temperatura, umidade ou poluentes ambientais.

A respiração e circulação dos anfíbios

A fisiologia da respiração dos anfíbios é muito peculiar, pois respiram tanto pelos pulmões quanto pela pele. Quando estão fora da água, eles usam os pulmões e na água que respiram através da pele que é permeável a O2, CO2 e água.

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Impacto

A forma de respiração torna esses animais suscetíveis à absorção de elementos poluentes do ar e da água. Por outro lado, dada a baixa concentração de oxigênio na água, eles enfraquecem porque não a absorvem corretamente.

Sob essas condições, eles podem morrer ou enfraquecer e ser suscetíveis ao ataque de fungos e bactérias patogênicas. Uma das maiores ameaças é o fungo patogênico Batrachochytria dendrobatidis, que inibe o fluxo de eletrólitos na pele.

Exemplos de aplicações em plantas

- Ecofisiologia de plantas de zonas áridas

O aquecimento global resultará em algumas áreas para produzir certas culturas devido à lei da tolerância. Ou seja, fatores como a disponibilidade de água estarão fora da faixa de tolerância de espécies.

Xerófitos. Fonte: Tomas Castelozo [CC BY-SA 2.5 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/2.5)]

No entanto, as espécies de zona árida desenvolveram estratégias para se adaptar ao déficit hídrico. Nesse sentido, a pesquisa na ecofisiologia das plantas em áreas áridas fornece possíveis maneiras de melhorar a planta genética.

Osmolites

Uma dessas estratégias é a modificação da expressão genética para produzir proteínas que ajudam a tolerar o déficit hídrico. Entre essas proteínas estão os osmólitos que contribuem para as células que mantêm sua turgidez, mesmo com pouca água.

O conhecimento dessas proteínas e seu metabolismo pode ser usado pela engenharia genética para melhorar as culturas.

- Plantas halofílicas Ecophisiology

Um dos problemas enfrentados pela agricultura é a salinidade dos solos devido à concentração de sais que adicionam águas de irrigação. Na medida em que mais solos são salinizados, a extensão das terras agrícolas disponíveis para a produção de alimentos é menor.

Plantas halófilas

No entanto, existem espécies de plantas adaptadas para sobreviver em condições de alta concentração de sais no solo. Estas são as plantas de halófito tão chamadas (Halos= sal; Phyto= planta).

Essas espécies desenvolveram uma série de adaptações morfológicas e fisiológicas como mecanismos para evitar a absorção de sal, imobilizar ou excretá -lo.

Plantas de halófitas como comida

O conhecimento da ecofisiologia dessas plantas serve como base para o desenvolvimento de sistemas agrícolas e usá -los como fontes de alimentos. Dessa maneira, espécies de halófitas cultivadas em solos agrícolas salinizados podem ser usados ​​como alimento para o gado

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