Este é um modelo de sucessão biológica levando a um climax do ecossistema. Em um campo descampado um pouco de grama e ervas crescem produzindo uma pequena quantidade de biomassa (B). Em outras estações gramas mais altas e arbustos substituem esses e depois árvores pequenas e mais pra frente árvores maiores. O crescimento dessa biomassa depende fontes de energia renováveis externas (I) mas também da diversidade (D), o número de espécies diferentes de plantas e animais. Conforme a quantidade de biomassa aumenta, ela fornece nichos de pequenas árvores de fora para aumentar a diversidade. Quanto maior a diversidade maior a produtividade. Isto aumenta a biomassa. Os números no programa deste modelo eram de uma floresta tropical em Porto Rico.

Neste modelo a diversidade é o número de espécies por 1000 organismos individuais. O número de espécies (D) é o balanço entre a evolução de novas espécies e sua germinação e aquelas perdidas por extinção local. Quanto mais biomassa e maior diversidade existem em um sistema mais produtividade é requerida para mantê-los. Neste modelo a energia extra necessitada para suportar a diversidade é indicada pelos drenos quadráticos do depósito de biomassa (K5*D*D).

Por exemplo, na floresta tropical há muitas espécies de rãs. Foi necessário que eles usassem a energia extra para desenvolver diferentes cores, habitats, coachados, e rituais de acasalamentos para tornarssem hábeis a ocupar nichos diferentes e sobreviverem juntas. Entretanto, a diversidade aumenta a divisão de trabalho e melhora a eficiência. Depreciação e respiração da biomassa são indicados pelo caminho K6*B.

Geralmente ecossistemas complexos são usados por humanos que colheram a produção de um campo de madeira ou vida selvagem. A produção no sistema é K4*B. No exemplo da floresta tropical, isto foi o corte e remoção de árvores selecionadas sem o corte limpo. As variedades de plantas e animais dependem do clima, I, o que inclui sol, chuva, vento, maré, temperatura e mudanças de estações.

O gráfico de simulação mostra o crescimento da produtividade, biomassa e diversidade. Produção bruta (PG), a qual é proporcional as fontes de energia externas (I), aumenta com a biomassa e diversidade e níveis rapidamente. A produção líquida (DB) é o crescimento da biomassa menos sua respiração e uso para diversidade. A princípio a maioria da produção bruta é ganho líquido indo para a biomassa. Quando a produção bruta não está mais aumentando, a produção líquida diminui conforme a produção vai para manutenção. Biomassa e diversidade ambas nivelam para o balanceamento.

Exemplos de sistemas de sucessão e climax

Ecossistemas com espécies similares de plantas e animais são encontradas em zonas de climas similares. Os maiores tipos de ecossistemas com seus organismos típicos são chamados biomas. O climax das espécies em um bioma de solo é a grama; em recifes de coral é o coral; na tundra gramas especiais e ervas desenvolvem e podem viver em um pequeno período de cresciemnto e solo permanentemente congelado. Diferentes espécies ocupam o mesmo nicho em áreas diferentes. Como exemplo nós temos os grandes herbívoros na tundra, o caribú vive na tundra na América do Norte e a rena no mesmo nicho na tundra do norte europeu.

As civilizações humanas também passam por sucessão e climax. Eles começam com poucas pessoas na área; a população cresce conforme a economia cresce. Finalmente, pelo menos por algum tempo, a cultura pode chegar a um estado de climax de equilíbrio com a grande diversidade. Negócios podem passar por estágios de crescimento (sucessão) e em seguida, caso eles sobrevivam, eles podem chegar a um equilíbrio (climax).

Problemas experimentais "E se"

1. Se o crescimento ocorre sem germinação de novas espécies, o que acontecerá com a quantidade de biomassa? Mude o padrão para S=0 e execute o programa.
   


2. Se você aumentar a colheita (produção) 20 vezes (K4) o que acontecerá com a biomassa e a diversidade?
   


3. O que aconteceria ao sistema se houvesse uma mudança climáticaa qual reduzisse a chuva a metade. Mude I para 0.5.

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COMPUTER MINIMODELS AND SIMULATION EXERCISES FOR SCIENCE AND SOCIAL STUDIES

Howard T. Odum* and Elisabeth C. Odum+
* Dept. of Environmental Engineering Sciences, UF
+ Santa Fe Community College, Gainesville

Center for Environmental Policy, 424 Black Hall
University of Florida, Gainesville, FL, 32611
Copyright 1994

Autorização concedida gentilmente pelos autores para publicação na Internet
Laboratório de Engenharia Ecológica e Informática Aplicada - LEIA - Unicamp
Enrique Ortega
Mileine Furlanetti de Lima Zanghetin
Liana Barbudo Carrasco
Campinas, SP, 14 de setembro de 2007