módulo i: ecossistemas como sistemas adaptativos complexos paulo r. guimarães jr marcus a. m. de...

Módulo I: Ecossistemas como sistemas adaptativos Módulo I: Ecossistemas como sistemas adaptativos complexoscomplexos

Paulo R. Guimarães JrPaulo R. Guimarães Jr

Marcus A. M. de AguiarMarcus A. M. de Aguiar

Instituto de Física “Gleb Wataghin” Instituto de Física “Gleb Wataghin”

UNICAMPUNICAMP

F016: Física aplicada à Ecologia

Módulo I

ConteúdoConteúdo

1. Princípios termodinâmicos2. Sistemas estocásticos e determinísticos3. Propriedades emergentes4. Ecossistemas como sistemas adaptativos

complexos5. Resumo

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Ao final desta aula, você deve ser capaz de: Ao final desta aula, você deve ser capaz de:

1. Entender porque a aplicação de idéias termodinâmicas pode não ser válida para sistemas ecológicos

2. Definir propriedade emergente3. Definir sistema adaptativo complexo

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

ConteúdoConteúdo

1.1. Princípios termodinâmicosPrincípios termodinâmicos2. Sistemas estocásticos e determinísticos3. Propriedades emergentes4. Ecossistemas como sistemas adaptativos

complexos5. Resumo

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Sistemas termodinâmicosSistemas termodinâmicos

1. Termodinâmica: estuda os efeitos da mudança de temperatura, pressão e volume em sistema físico analisando o comportamento coletivo de suas partículas

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Sistemas termodinâmicosSistemas termodinâmicos

2. Energia pode ser trocada na forma de calor ou trabalho

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

A energia do sistema está baseada em dois A energia do sistema está baseada em dois aspectosaspectos

1. Movimento das partículas (energia cinética)2. Potencial de interação entre as partículas (energia

potencial)

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

A energia do sistema está baseada em dois A energia do sistema está baseada em dois aspectosaspectos

1.1. Movimento das partículas (energia cinética)Movimento das partículas (energia cinética)2. Potencial de interação entre as partículas (energia

potencial)

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

A energia do sistema está baseada em dois A energia do sistema está baseada em dois aspectosaspectos

1.1. Movimento das partículas (energia cinética)Movimento das partículas (energia cinética)2. Potencial de interação entre as partículas (energia

potencial)

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

A energia do sistema está baseada em dois A energia do sistema está baseada em dois aspectosaspectos

1.1. Movimento das partículas (energia cinética)Movimento das partículas (energia cinética)2. Potencial de interação entre as partículas (energia

potencial)

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

2

2

1iii vmEc

A energia do sistema está baseada em dois A energia do sistema está baseada em dois aspectosaspectos

1. Movimento das partículas (energia cinética)2.2. Potencial de interação entre as partículas (energia Potencial de interação entre as partículas (energia

potencial)potencial)

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

A energia do sistema está baseada em dois A energia do sistema está baseada em dois aspectosaspectos

1.1. Movimento das partículas (energia cinética)Movimento das partículas (energia cinética)2. Potencial de interação entre as partículas (energia

potencial)

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

2

2

1iii vmEc

A energia do sistema está baseada em dois A energia do sistema está baseada em dois aspectosaspectos

1.1. Movimento das partículas (energia cinética)Movimento das partículas (energia cinética)2. Potencial de interação entre as partículas (energia

potencial)

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

N

iiivmEc

1

2

2

1

Elementos do sistema

Como descrever e predizer sistemas ecológicos?

F016: Física aplicada à Ecologia

Módulo I

ConteúdoConteúdo

1. Princípios termodinâmicos2.2. Sistemas estocásticos e determinísticosSistemas estocásticos e determinísticos3. Propriedades emergentes4. Ecossistemas como sistemas adaptativos

complexos5. Resumo

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Como modelar?Como modelar?

1.1. Sistemas estocásticosSistemas estocásticos

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Sistemas probabilísticosSistemas probabilísticos

1. O acaso é o fator fundamental2. Só é possível predizer a dinâmica de forma probabilística

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Como modelar?Como modelar?

1. Sistemas estocásticos2.2. Sistemas determinísticosSistemas determinísticos

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Introdução

F016: Física aplicada à Ecologia

)1(1 nnn xxx

ImportanteImportante

1. Sistemas determinísticos podem gerar padrões “aleatórios”

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

ConteúdoConteúdo

1. Princípios termodinâmicos2. Sistemas estocásticos e determinísticos3.3. Propriedades emergentesPropriedades emergentes4. Ecossistemas como sistemas adaptativos

complexos5. Resumo

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

A abordagem reducionistaA abordagem reducionista

1. O padrão observado é explicado pelo estudo dos componentes isolados do sistema

Módulo I

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Elementos do sistema

Propriedade emergentePropriedade emergente

1. “Emergent proprieties are features of a system that arise unexpectedly from interactions among system’s components”. (Camazine et al. 2001).

2. “O todo é maior que a soma das partes”

Módulo I

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ConteúdoConteúdo

1. Princípios termodinâmicos2. Sistemas estocásticos e determinísticos3. Propriedades emergentes4.4. Ecossistemas como sistemas adaptativos Ecossistemas como sistemas adaptativos

complexoscomplexos5. Resumo

Módulo I

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Sistema adaptativo complexoSistema adaptativo complexo

1. O sistema não está em equilíbrio2. Interações localizadas3. Ausência de um controle “top-down” bem definido4. Estruturado como uma rede5. Adaptação6. Capacidade de evoluir

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Sistema adaptativo complexoSistema adaptativo complexo

1.1. O sistema não está em equilíbrioO sistema não está em equilíbrio2. Interações localizadas3. Ausência de um controle “top-down” bem definido4. Estruturado como uma rede5. Adaptação6. Capacidade de evoluir

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Sistema adaptativo complexoSistema adaptativo complexo

1. O sistema não está em equilíbrio2.2. Interações localizadasInterações localizadas3. Ausência de um controle “top-down” bem definido4. Estruturado como uma rede5. Adaptação6. Capacidade de evoluir

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Sistema adaptativo complexoSistema adaptativo complexo

1. O sistema não está em equilíbrio2. Interações localizadas3.3. Ausência de um controle “top-down” bem Ausência de um controle “top-down” bem

definidodefinido4. Estruturado como uma rede5. Adaptação6. Capacidade de evoluir

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Sistema adaptativo complexoSistema adaptativo complexo

1. O sistema não está em equilíbrio2. Interações localizadas3. Ausência de um controle “top-down” bem definido4.4. Estruturado como uma redeEstruturado como uma rede5. Adaptação6. Capacidade de evoluir

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Sistema adaptativo complexoSistema adaptativo complexo

1. O sistema não está em equilíbrio2. Interações localizadas3. Ausência de um controle “top-down” bem definido4. Estruturado como uma rede5.5. AdaptaçãoAdaptação6. Capacidade de evoluir

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Sistema adaptativo complexoSistema adaptativo complexo

1. O sistema não está em equilíbrio2. Interações localizadas3. Ausência de um controle “top-down” bem definido4. Estruturado como uma rede5. Adaptação6.6. Capacidade de evoluirCapacidade de evoluir

Módulo I

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ConteúdoConteúdo

1. Princípios termodinâmicos2. Sistemas estocásticos e determinísticos3. Propriedades emergentes4. Ecossistemas como sistemas adaptativos

complexos5.5. ResumoResumo

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

A energia do sistema está baseada em dois A energia do sistema está baseada em dois aspectosaspectos

1.1. Movimento das partículas (energia cinética)Movimento das partículas (energia cinética)2. Potencial de interação entre as partículas (energia

potencial)

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

2

2

1iii vmEc

Elementos do sistema

Propriedade emergentePropriedade emergente

1. “Emergent proprieties are features of a system that arise unexpectedly from interactions among system’s components”. (Camazine et al. 2001).

2. “O todo é maior que a soma das partes”

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia

Sistema adaptativo complexoSistema adaptativo complexo

1. O sistema não está em equilíbrio2. Interações localizadas3. Ausência de um controle “top-down” bem definido4. Estruturado como uma rede5. Adaptação6. Capacidade de evoluir

Módulo I

F016: Física aplicada à Ecologia