Módulo I
Módulo I: Ecossistemas como sistemas adaptativos
complexos
Paulo R. Guimarães Jr
Marcus A. M. de Aguiar
Instituto de Física “Gleb Wataghin”
UNICAMP
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Conteúdo
1.
2.
3.
4.
5.
Princípios termodinâmicos
Sistemas estocásticos e determinísticos
Propriedades emergentes
Ecossistemas como sistemas adaptativos complexos
Resumo
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
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 emergente
3. Definir sistema adaptativo complexo
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Conteúdo
1. Princípios termodinâmicos
2. Sistemas estocásticos e determinísticos
3. Propriedades emergentes
4. Ecossistemas como sistemas adaptativos complexos
5. Resumo
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistemas termodinâmicos
1. Termodinâmica: estuda os efeitos da mudança de
temperatura, pressão e volume em sistema físico
analisando o comportamento coletivo de suas partículas
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistemas termodinâmicos
2. Energia pode ser trocada na forma de calor ou trabalho
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
A energia do sistema está baseada em dois
aspectos
1. Movimento das partículas (energia cinética)
2. Potencial de interação entre as partículas (energia
potencial)
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
A energia do sistema está baseada em dois
aspectos
1. Movimento das partículas (energia cinética)
2. Potencial de interação entre as partículas (energia
potencial)
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
A energia do sistema está baseada em dois
aspectos
1. Movimento das partículas (energia cinética)
2. Potencial de interação entre as partículas (energia
potencial)
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
A energia do sistema está baseada em dois
aspectos
1. Movimento das partículas (energia cinética)
2. Potencial de interação entre as partículas (energia
potencial)
Ec i 
1
2
m ivi
2
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
A energia do sistema está baseada em dois
aspectos
1. Movimento das partículas (energia cinética)
2. Potencial de interação entre as partículas (energia
potencial)
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
A energia do sistema está baseada em dois
aspectos
1. Movimento das partículas (energia cinética)
2. Potencial de interação entre as partículas (energia
potencial)
Ec i 
1
2
m ivi
2
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
A energia do sistema está baseada em dois
aspectos
1. Movimento das partículas (energia cinética)
2. Potencial de interação entre as partículas (energia
potencial)
N
Ec 

i 1
1
2
m ivi
2
F016: Física aplicada à Ecologia
Elementos do sistema
Módulo I
Como descrever e predizer sistemas
ecológicos?
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Conteúdo
1. Princípios termodinâmicos
2. Sistemas estocásticos e determinísticos
3. Propriedades emergentes
4. Ecossistemas como sistemas adaptativos complexos
5. Resumo
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Como modelar?
1. Sistemas estocásticos
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistemas probabilísticos
1. O acaso é o fator fundamental
2. Só é possível predizer a dinâmica de forma probabilística
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Como modelar?
1. Sistemas estocásticos
2. Sistemas determinísticos
F016: Física aplicada à Ecologia
Introdução
F016: Física aplicada à Ecologia
x n 1   x n (1  x n )
Módulo I
Importante
1. Sistemas determinísticos podem gerar padrões “aleatórios”
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Conteúdo
1. Princípios termodinâmicos
2. Sistemas estocásticos e determinísticos
3. Propriedades emergentes
4. Ecossistemas como sistemas adaptativos complexos
5. Resumo
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
A abordagem reducionista
1. O padrão observado é explicado pelo estudo dos
componentes isolados do sistema
F016: Física aplicada à Ecologia
Elementos do sistema
Módulo I
Propriedade 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”
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Conteúdo
1. Princípios termodinâmicos
2. Sistemas estocásticos e determinísticos
3. Propriedades emergentes
4. Ecossistemas como sistemas adaptativos
complexos
5. Resumo
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistema adaptativo complexo
1.
2.
3.
4.
5.
6.
O sistema não está em equilíbrio
Interações localizadas
Ausência de um controle “top-down” bem definido
Estruturado como uma rede
Adaptação
Capacidade de evoluir
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistema adaptativo complexo
1. O sistema não está em equilíbrio
2. Interações localizadas
3. Ausência de um controle “top-down” bem definido
4. Estruturado como uma rede
5. Adaptação
6. Capacidade de evoluir
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistema adaptativo complexo
1. O sistema não está em equilíbrio
2. Interações localizadas
3. Ausência de um controle “top-down” bem definido
4. Estruturado como uma rede
5. Adaptação
6. Capacidade de evoluir
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistema adaptativo complexo
1. O sistema não está em equilíbrio
2. Interações localizadas
3. Ausência de um controle “top-down” bem
definido
4. Estruturado como uma rede
5. Adaptação
6. Capacidade de evoluir
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistema adaptativo complexo
1. O sistema não está em equilíbrio
2. Interações localizadas
3. Ausência de um controle “top-down” bem definido
4. Estruturado como uma rede
5. Adaptação
6. Capacidade de evoluir
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistema adaptativo complexo
1. O sistema não está em equilíbrio
2. Interações localizadas
3. Ausência de um controle “top-down” bem definido
4. Estruturado como uma rede
5. Adaptação
6. Capacidade de evoluir
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistema adaptativo complexo
1. O sistema não está em equilíbrio
2. Interações localizadas
3. Ausência de um controle “top-down” bem definido
4. Estruturado como uma rede
5. Adaptação
6. Capacidade de evoluir
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Conteúdo
1. Princípios termodinâmicos
2. Sistemas estocásticos e determinísticos
3. Propriedades emergentes
4. Ecossistemas como sistemas adaptativos complexos
5. Resumo
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
A energia do sistema está baseada em dois
aspectos
1. Movimento das partículas (energia cinética)
2. Potencial de interação entre as partículas (energia
potencial)
Ec i 
1
2
m ivi
2
F016: Física aplicada à Ecologia
Elementos do sistema
Módulo I
Propriedade 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”
F016: Física aplicada à Ecologia
Módulo I
Sistema adaptativo complexo
1.
2.
3.
4.
5.
6.
O sistema não está em equilíbrio
Interações localizadas
Ausência de um controle “top-down” bem definido
Estruturado como uma rede
Adaptação
Capacidade de evoluir
F016: Física aplicada à Ecologia