Introdução à Biologia/Ecologia/Introdução

Ecologia

Ecologia (do grego oikos, lar) é o estudo do Lar Terra; o estudo das conexões que compõem a Vida em nosso planeta.

Cadeias alimentares, ecossistemas, biosfera

A Ecologia mudou o foco dos organismos para os ecossistemas. Mas organismos também são ecossistemas para organismos menores, e, ao longo de bilhões de anos, inúmeras espécies se organizaram de forma tão coesa e interdependente que o sistema como um todo se assemelha a um grande organismo.

Na natureza não existem hierarquias, somente redes dentro de redes; não existem partes independentes, mas uma teia inseparável de relações.

A mudança de paradigma

Da visão mecanicista, ou reducionista, até a visão sistêmica, ou ecológica.

Sistemas não podem ser compreendidos através da mera decomposição e análise; as partes só podem ser compreendidas dentro de um todo. O pensamento sistêmico é contextual.

A percepção da interdependência de todos os fenômenos: o mundo é um todo integrado, e não um conjunto de partes isoladas.

O ser humano não está separado de seu meio natural: é apenas mais um fio da teia da vida.

Proteger a natureza é o mesmo que nos proteger.

Desde Newton, acreditava-se que todos os fenômenos físicos podiam ser reduzidos ao funcionamento de partículas elementares. Pierre Laplace uma vez escreveu:

"Um intelecto que, num momento dado qualquer, conhecesse todas as forças que animam a natureza e as posições mútuas dos seres que a compõem, se esse intelecto fosse vasto o suficiente para submeter seus dados a análise, seria capaz de condensar numa única fórmula o movimento dos maiores corpos do universo e o do menor dos átomos: para tal intelecto nada poderia ser incerto; e tanto o futuro quanto o passado estariam presente diante de seus olhos."

A física quântica demonstrou que as partículas elementares não existem: no nível subatômico, partículas se dissolvem em padrões de probabilidades semelhantes a ondas.

Partículas subatômicas não têm significado isoladamente: o observador influencia o resultado da observação. Objetos macroscópicos que parecem isolados, revelam-se como uma complexa teia de interações de causa e efeito.

Como afirmou Heisenberg, "o mundo parece assim como um complicado tecido de eventos, no qual conexões de diferentes tipos se alternam, se sobrepõem, ou se combinam, e, por meio disso, determinam a textura do todo".

Pensamento sistêmico

A metáfora da ciência como um edifício em construção está sendo, aos poucos, substituída pela da rede. Quando percebemos que a realidade é uma rede de relações, a ciência também se transforma em uma rede de modelos e conhecimentos, onde não existem princípios fundamentais. Nenhuma das partes é fundamental: todas resultam de seu relacionamento com outras partes, e de todas as inter-relações sustentam a estrutura de toda a rede.

O velho paradigma mecanicista acreditava que poderíamos explicar o universo decompondo suas partes. O fato de que todos os fenômenos estão interconectados significa que, para explicar qualquer um deles, precisamos explicar todos os demais. Mas será isso possível?

O que torna a abordagem sistêmica viável é reconhecer que a ciência nunca poderá fornecer uma compreensão completa e definitiva da realidade; mas pode fornecer um conhecimento aproximado.

Organismos não são sistemas estáticos, fechados e separados do mundo exterior; são sistemas abertos que processam um fluxo de matéria e energia vindo do exterior.

Hipótese de Gaia

A sabedoria convencional vê o planeta Terra, composto por rochas, oceanos e atmosfera, como a base inanimada para a vida. A hipótese de Gaia reúne geologia, biologia, química e outras disciplinas em uma visão sistêmica da Terra. O planeta Terra, que sempre foi visto como "meio ambiente" da vida, é agora considerado como parte da vida.

Compare, por exemplo, a atmosfera da Terra com a do planeta Marte: na atmosfera terrestre existe grande quantidade de oxigênio, quase nenhum dióxido de carbono, e um pouco de metano; em Marte existe muito pouco oxigênio, um pouco de dióxido de carbono e nenhum metano. A diferença é que em um planeta sem vida todas as reações químicas possíveis aconteceram há muito tempo atrás, e a atmosfera encontra-se em equilíbrio. Na Terra acontece o contrário: gases como o oxigênio e o metano, que têm alta probabilidade de reagir, coexistem em abundância, resultando em uma mistura afastada do equilíbrio. Isso se deve à presença de vida na Terra.

A hipótese de Gaia considera o planeta como um sistema em que todas as partes interagem de modo a formar um todo auto-regulado. A vida cria as condições para sua própria existência.

A natureza da vida

Mas, afinal de contas, o que é a vida?

Para responder a essa pergunta precisamos recorrer ao estudo do padrão e da estrutura.

O padrão de organização de qualquer sistema é a configuração de relações entre seus componentes, que confere a este sistema suas características essenciais. A estrutura de um sistema é a incorporação física desse padrão de organização. O padrão é o modelo segundo o qual a estrutura é criada.

Um computador é feito de peças que foram planejadas (padrão), fabricadas e reunidas (estrutura) de forma a constituir um sistema de componentes fixos. Nos sistemas vivos, porém, os componentes mudam continuamente; há um fluxo de matéria constante, um processo contínuo de reconstrução da estrutura de acordo com o padrão.

A autopoiese, ou "autocriação", é um padrão no qual uma rede é capaz de criar a si mesma. Ela produz e é produzida por seus componentes.

Sistemas vivos são estruturalmente abertos, com a matéria fluindo através deles, mas mantêm seu padrão estável. Este aparente paradoxo entre mudança e estabilidade é explicado pelo conceito de "estrutura dissipativa".

Um exemplo simples de estrutura dissipativa é o redemoinho: um padrão estável em que a matéria (a água) flui continuamente através dele. Mas o redemoinho não é considerado um sistema vivo, pois falta a ele o processo essencial da vida, que é a cognição, o processo de conhecer.

As interações de qualquer ser vivo (seja um ser humano, um animal ou uma planta) com o meio ambiente são interações cognitivas, ou mentais. Neste sentido a palavra "mente" tem uma conotação bastante precisa: a mente, ou de maneira mais exata, o processo mental, é propriedade inerente da vida, e não está restrito aos seres humanos ou animais. O fenômeno mente é inseparável do fenômeno vida.

Assim, a vida é representada por um padrão (autopoiese), uma estrutura (dissipativa), e um processo (cognição, ou processo mental) bem definidos.

Ainda segundo esta conotação, o cérebro não é necessário para que a mente exista. Plantas e bactérias não têm cérebro, mas possuem o processo cognitivo que denota a mente. A nova concepção de mente é, portanto, muito mais ampla do que a concepção do pensar. O cérebro é apenas uma das estruturas físicas que apoiam o processo cognitivo.

Este conceito supera, definitivamente, a antiga divisão cartesiana entre mente e matéria. Mente e matéria são diferentes aspectos do mesmo fenômeno que chamamos de vida.

Equilíbrio dinâmico

Algo que sempre assombrou a ciência e a filosofia foi o fato dos seres vivos conciliarem, de maneira aparentemente paradoxal, estabilidade e fluxo, ordem e caos.

A chave para este enigma consiste em compreender que os seres vivos se mantêm em um estado estável, mas afastado do equilíbrio: um equilíbrio dinâmico. Este estado estável afastado do equilíbrio é o estado da vida; um organismo em completo equilíbrio com seu meio poderia muito bem ser considerado um organismo morto.

Perto do equilíbrio nós encontramos fenômenos facilmente descritos por equações matemáticas, mas, em sistemas afastados do equilíbrio, o comportamento cada sistema depende, em grande parte, de sua história anterior. De fato, a estrutura viva é o registro histórico de seu desenvolvimento anterior.

O comportamento de um organismo vivo é determinado, mas, ao invés de ser determinado somente por forças externas, é determinado por sua estrutura interna. Assim, podemos dizer que o comportamento de um organismo vivo é, simultaneamente, determinado e livre.

Autopoiese

A analogia mais comum do genoma é a de um programa de computador: uma sequência linear de instruções que podem ser interpretados passo a passo. Uma imagem mais próxima da realidade, porém, seria a de uma imensa rede interconectada, rica em laços de alimentação, na qual os genes, direta ou indiretamente, se auto-regulam. Ou, nas palavras de Francisco Varela, "o genoma não é um arranjo linear de genes independentes, mas uma rede altamente entrelaçada de múltiplos efeitos recíprocos".

A autopoiese se revela no entrelaçamento, ou no auto-apoio desta rede.

Todos os sistemas vivos são redes e participam de outras redes; das organelas presentes nas células, passando pelos organismos, populações e ecossistemas, estamos sempre falando de redes dentro de redes.

Há pouca dúvida de que o próprio sistema de Gaia forma uma rede autopoiética; o que poderíamos dizer do Universo, como um todo?

Co-Evolução

De acordo com a teoria de Gaia, a evolução não pode ser vista como uma simples adaptação de organismos ao seu meio ambiente, pois o próprio meio ambiente é modificado pela vida; os organismos vivos se adaptam e modificam o meio ambiente; podemos dizer que eles co-evoluem. De acordo com James Lovelock, "a evolução dos organismos vivos está tão estreitamente acoplada com a evolução do seu meio ambiente que, juntas, elas constituem um único processo evolutivo".

As principais evidências para essa teoria vêm da microbiologia, estudo da rede composta por incontáveis microorganismos, que constituíram a única forma de vida nos primeiros dois bilhões de anos de vida na Terra. Durante este período as bactérias modificaram drasticamente a superfície e atmosfera terrestre, criando condições para que outras formas de vida surgissem depois.

Embora a sabedoria convencional normalmente associe bactérias a doenças, estas continuam a formar uma teia microscópica essencial para a manutenção da vida na Terra. E apesar de normalmente nos referirmos a elas como seres unicelulares independentes, todas as bactérias compartilham e formam um único pool genético global - uma imensa teia de vida que se adapta e modifica as condições de vida na Terra.

Uma outra forma de co-evolução é a simbiose, ou a capacidade de organismos se associarem e desenvolverem estreitos laços de colaboração -- às vezes, uns dentro de outros, como a flora bacteriana dentro de nossos intestinos.

Um exemplo ainda mais notável são as mitocôndrias, as "casas de força" dentro das células animais e vegetais, responsáveis pela respiração celular. As mitocôndrias possuem seu próprio material genético e se reproduzem de maneira independente da célula "hospedeira"; de fato, especula-se que um dia elas foram uma forma de vida independente, e que se associaram de forma tão eficaz a microorganismos, que tornaram-se parte indissociável de organismos mais complexos.

Os darwinistas do século XIX viam somente a competição na natureza; hoje, sabemos que a cooperação pode ser uma forma mais eficaz de evolução. Nas palavras de Margulis e Sagan, "a vida não se apossa do globo pelo combate, mas sim, pela formação de redes".

Bibliografia

• CAPRA, FRITJOF, A Teia da Vida, Cultrix, 2004.
• MATURANA, HUMBERTO e FRANCISCO VARELA, A Árvore do Conhecimento, Palas Athena.