ECO5050 - A Ciência dos Ecossistemas

Carga Horária

Docentes responsáveis
Maria Victoria Ramos Ballester

Objetivo
Esta disciplina tem como objetivo oferecer uma visão interdisciplinar dos fundamentos da Ciência dos Ecossistemas utilizando como base a ecologia de sistemas. Esta abordagem, combina princípios de ecologia com a teoria geral de sistemas para analisar e modelar sistemas complexos em uma base mecanicistica para compreender como os processos biológicos, físicos, químicos e humanos moldam os sistemas ecológicos em diferentes esclas espaciais e temporais. Para tal, serão introduzidos os conceitos e fundamentos da ciência dos ecossistemas e da ecologia de sistemas. Ao final do curso, o aluno deverá ter conhecimentos básicos sobre os principais conceitos relativos à estrutura, funcionamento e mecanismos de contôle em ecossistemas.

Conteúdo
1.A Ciência dos ecossistemas e a ecologia de sistemas: origem, evolução e histórico. Teoria Geral dos Sistemas: conceitos, complexidade, arranjos, hieráquicos escalas de observação e modelos 2.Fatores limitantes, leis da termodinâmica e balanços de massa, estrutura, funções e cibernética. 3.Forçantes e mudanças: faixa normal de operação, retroalimentação, estabilidade, pertubação e resiliência. 4.Fluxos de Energia: Produção Primária, Consumo e Decomposição. Fatores reguladores, destino e mecanismos de controle. Produtividade líquida do ecossistema. Métodos para determinar Produção Primária, Consumo e Decomposição. 5.Ciclos biogeoquímicos: ciclos de elementos e sua importância; estoques, movimentos e mudanças. Principais ciclos: água do carbono, nitrogênio e fósforo. Interações entre ciclos biogeoquímicos. 6.Causas e consequências da ação humana nos ecossistemas: o antropoceno. 7.Mudaças ambientais: cobertura e uso do solo; balanço radiativo e clima; biodiversidade; reservatórios e fluxos de água e elementos; manejo e degradação do solo; seguraça alimentar e climática. 8.Desenvolvimento sustentável e limites planetários.

Bibliografia
Battin, T.J., Lauerwald, R., Bernhardt, E.S. et al. River ecosystem metabolism and carbon biogeochemistry in a changing world. Nature 613, 449–459 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05500-8
Chávez-Vergara, B.; Yepez, E.A. and García-Oliva, F. Ecosystem science: a new approach in the analysis of functional processes in natural and human transformed terrestrial ecosystems. Botanical Sciences 100 (Special Issue): S198- S217. 2022 DOI: 10.17129/botsci.3074.
Covey K, Soper F, Pangala S, Bernardino A, Pagliaro Z, Basso L, Cassol H, Fearnside P, Navarrete D, Novoa S, Sawakuchi H, Lovejoy T, Marengo J, Peres CA, Baillie J, Bernasconi P, Camargo J, Freitas C, Hoffman B, Nardoto GB, Nobre I, Mayorga J, Mesquita R, Pavan S, Pinto F, Rocha F, de Assis Mello R, Thuault A, Bahl AA and Elmore A (2021) Carbon and Beyond: The Biogeochemistry of Climate in a Rapidly Changing Amazon. Front. For. Glob. Change 4:618401. doi: 10.3389/ ffgc.2021.618401
Davies-Barnard, T., P. J. Valdes, J. S. Singarayer, A. J. Wiltshire, and C. D. Jones. Quantifying the relative importance of land cover change from limate and land use in the representative concentration pathways. Global Biogeochem. Cycles, 2015 29, 842–853, doi:10.1002/2014GB004949.
Fernández-Martínez, M., Janssens, I.A., Obersteiner, M. et al. Temporal complexity of terrestrial ecosystem functioning and its drivers. Nature Commun 16, 7725 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-63246-z
Fletcher, R.J., Fortin, MJ. (2026). Land-Cover Pattern and Change. In: Spatial Ecology and Conservation Modeling. Springer, Cham. https://doi.org/ 10.1007/978-3-032-02424-4_3
Gary S. Metcalf, Kyoichi Kijima, Hiroshi Deguchi, Mary C. Edson, Peter Jones, John J. Kineman, James Martin, Shankar Sankaran, and Carol A. Wessman. Handbook of Systems Sciences. Metcalf, G.S. Kijima, K. and Deguchi H Eds. ISBN 978-981-15-0721-2 (print and electronic bundle). Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2021. https://doi.org/10.1007/978-981-15-0720-5
Gleeson, T., Wang-Erlandsson, L., Porkka, M., Zipper, S. C., Jaramillo, F., Gerten, D., et al. Illuminating water cycle modifications and Earth system resilience in the Anthropocene.Water Resources Research, 2020 56, e2019WR024957. https:// doi.org/10.1029/2019WR024957
Han, B. A..; Varshney, K.R.; LaDeau, S. and Zwart, J. A synergistic future for AI and ecology. PNAS 2023 120 (38) e2220283120 https://doi.org/10.1073/ pnas.2220283120.
Kitzmann, N., Caesar, L. , Sakschewski B. and Rockström J. Planetary Boundaries Science (PBScience). (2025). Planetary Health Check 2025. Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), Potsdam, Germany. DOI: 10.48485/pik.2025.017
Robert G. Woodmansee ,John C. Moore and Dennis S. Ojima. (2021) Natural Resource Management Reimagined Using the Systems Ecology Paradigm.Woodmansee R.G. ,John C. Moore, Moore J.C., Ojima D.S, Richards L. Published online by Cambridge University Press.
Siegenfeld A.F. and Yam Y.B.. Bertalanf L. General System Theory: Foundations, Development, Applications. Complexity. 2020, Article ID 6105872, 16 pages. https://doi.org/10.1155/2020/6105872.
Weathers, K.C.; Strayer, D. L. and Likens, G.E. Fundamentals of ecosystems science. 2nd Edition. Academic Press. 2021. 358 pg. ISBN-13 978-0128127636
Woodmansee, R.G. Moore, J.C. and Richards, L. Natural Resource Management Reimagined. Using the Systems Ecology Paradigm. 2021 https://doi.org/ 10.1017/9781108655354 Cambridge University Press.
Yu, G.; Piao, S.; Zhang, Y.; Liu, L.; Peng, J. and Niu, S. Moving toward a new era of ecosystem science, Geography and Sustainability, 2(3):151-162. 2021. https:// doi.org/10.1016/j.geosus.2021.06.004.