37  Ciclo Ecológico Interativo

Dica

Os ecossistemas são formados por organismos que interagem continuamente entre si e com o ambiente. Processos como fotossíntese, respiração e decomposição influenciam diretamente a disponibilidade de energia e matéria, afetando o crescimento das plantas, a sobrevivência dos herbívoros e a manutenção dos carnívoros. Alterações nesses processos podem provocar equilíbrio ecológico, explosão populacional ou colapso das populações.

Este objeto interativo simula a dinâmica de um ecossistema por meio da manipulação das taxas de fotossíntese, respiração e decomposição. O usuário modifica esses processos ecológicos utilizando controles deslizantes e observa, em um gráfico, a evolução das populações de plantas, herbívoros e carnívoros ao longo do tempo. Ao final da simulação, o sistema classifica automaticamente o cenário como equilíbrio ecológico, explosão populacional ou colapso ecológico.

37.1 Equação:

\[ P_{t+1}=P_t+F-C-R+D \]

\[ H_{t+1}=H_t+G_H-P_R-R_H \]

\[ C_{t+1}=C_t+G_C-R_C \]

Onde:

P = população de plantas

H = população de herbívoros

C = população de carnívoros

F = taxa de fotossíntese

R = perdas por respiração

D = contribuição da decomposição para a reciclagem de nutrientes

Gₕ = crescimento dos herbívoros

Pᵣ = predação pelos carnívoros

G𝒸 = crescimento dos carnívoros

37.2 Download e Uso:

Figura 1 – Simulação da dinâmica de um ecossistema.

Obs: a imagem deve conter apenas a área gráfica do objeto desenvolvido no JSPlotly.

  1. Clique em “add” para carregar o objeto interativo.
  2. Ajuste as taxas de fotossíntese, respiração e decomposição utilizando os controles deslizantes.
  3. Clique em “Simular Ecossistema”.
  4. Observe a evolução das populações de plantas, herbívoros e carnívoros no gráfico.
  5. Analise o resultado final indicado pelo sistema: equilíbrio ecológico, explosão populacional ou colapso ecológico.
Sugestão:
  1. Aumente a taxa de fotossíntese e observe o crescimento das populações.
  2. Eleve a taxa de respiração e analise a redução das populações ao longo do tempo.
  3. Modifique a taxa de decomposição e observe como a reciclagem de nutrientes influencia o ecossistema.
  4. Compare diferentes combinações dos parâmetros para identificar quais favorecem o equilíbrio ecológico.
  5. Observe em quais condições o sistema entra em explosão populacional ou colapso ecológico.

37.3 Lógica de código

O código implementa um modelo ecológico dinâmico baseado na interação entre plantas, herbívoros e carnívoros. Inicialmente, são definidos valores para as populações e criados controles deslizantes que permitem ao usuário modificar as taxas de fotossíntese, respiração e decomposição, representando processos ecológicos fundamentais.

Durante a simulação, a população de plantas aumenta de acordo com a taxa de fotossíntese e diminui em função do consumo pelos herbívoros e das perdas por respiração. Os herbívoros crescem conforme a disponibilidade de alimento, mas sofrem redução pela respiração e pela ação dos carnívoros. Os carnívoros aumentam em função da disponibilidade de presas e diminuem devido às perdas naturais.

A cada etapa da simulação, as populações são recalculadas e armazenadas para construir um gráfico de linhas que representa sua evolução temporal. Ao final do processo, o sistema analisa automaticamente os valores finais das populações e classifica o ecossistema em uma das três situações possíveis: equilíbrio ecológico, explosão populacional ou colapso ecológico, permitindo ao usuário compreender as consequências das alterações realizadas nos processos ecológicos.

Estudante: Curso de Bacharelado em Ciências Biológicas - Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL-MG).