Ecologia da paisagem é a ciência que estuda e procura melhorar o relacionamento entre os processos ecológicos no ambiente e ecossistemas particulares. Isto é feito dentro de uma variedade de escalas de paisagem, desenvolvimento de padrões espaciais e níveis organizacionais de pesquisas e políticas.Wu, J. 2006. Cross-disciplinarity, landscape ecology, and sustainability science. Landscape Ecology 21:1-4.Wu, J. and R. Hobbs (Eds). 2007. Key Topics in Landscape Ecology. Cambridge University Press, Cambridge.Wu, J. 2008. Landscape ecology. In: S. E. Jorgensen (ed), Encyclopedia of Ecology. Elsevier, Oxford. A ecologia da paisagem enfatiza a interação entre o modelo espacial e os processos ecológicos, isto é, as causas e consequências da heterogeneidade espacial através de uma série de escalas.Landscape Ecology in Theory and Practice -
Essencialmente ela combina a abordagem espacial do geógrafo com a abordagem funcional do ecólogo.
É uma ciência interdisciplinar, integrando biofísica e enfoques analíticos com perspectivas humanísticas e holísticas através das ciências naturais e sociais. Paisagens são áreas geográficas espacialmente heterogêneas, caracterizadas por diversas interações de ecossistemas, desde sistemas aquáticos e terrestres relativamente naturais como as florestas, campos e lagos, até ambientes dominados pelo homem, incluindo cenários urbanos e agrícolas.Turner, M.G., R. H. Gardner and R. V. O'Neill, R.V. 2001. Landscape Ecology in Theory and Practice. Springer-Verlag, New York, NY, USA.Forman, R.T.T. 1995. Land Mosaics: The Ecology of Landscapes and Regions. Cambridge University Press, Cambridge, UK.. As principais características da ecologia das paisagens são sua ênfase no relacionamento entre os padrões, processos e escalas e seu foco em tópicos ambientais e ecológicos de grande escala. Isto exige a cooperação entre as ciências biofísicas e socioeconômicas. Os principais tópicos de pesquisa nesta área incluem fluxos ecológicos nos mosaicos de paisagens, uso e mudança da cobertura do solo, a relação do padrão das paisagens com os processos ecológicos, conservação da paisagem e sustentabilidade.
Terminologia O termo ecologia de paisagem(Landshaft ökologie) foi cunhado por Carl Troll, um geógrafo alemão, em 1939 Troll, C. 1939. Luftbildplan und ökologische Bodenforschung (Aerial photography and ecological studies of the earth). Zeitschrift der Gesellschaft für Erdkunde, Berlin: 241-298.. Ele desenvolveu esta terminologia e muitos conceitos primordiais da ecologia de paisagem como parte de seus primeiros trabalhos, que consistiam em aplicar interpretação de fotografias aéreas a estudos de interação entre o meio e a vegetação.
Explicação Heterogeneidade é a medida do quanto as partes de uma paisagem se diferenciam de outra quanto à sua configuração espacial. A ecologia de paisagem observa como esta estrutura espacial afeta a abundância dos organismos no nível da paisagem, assim como o comportamento e o funcionamento da paisagem como um todo. Isso inclui o estudo sobre a influência do padrão, ou da ordem interna de uma paisagem no processo, ou a contínua operação das funções dos organismos.Turner, M.G. 1989. Landscape ecology: the effect of pattern on process. Annual Review of Ecology and Systematics 20:171-197. A ecologia de paisagem também inclui a geomorfologia aplicada ao desenho e arquitetura das paisagens.Allaby, M. 1998. Oxford Dictionary of Ecology. Oxford University Press, New York, NY.. Geomorfologia é o estudo de como formações geológicas são responsáveis pela estrutura de uma paisagem.
História Evolução da teoria Uma teoria central da ecologia de paisagem originou-se de The Theory of Island Biogeography, de MacArthur & Wilson. Tal trabalho considerou a biodiversidade em ilhas como resultado da competição de forças ocorrendo na colonização de uma unidade continental e da extinção estocástica. Os conceitos de biogeografia de ilhas foram generalizados de ilhas físicas para partes abstratas de habitat pelo modelo de metapopulação de Levin. Essa generalização permitiu o crescimento da ecologia de paisagem provendo aos biólogos de conservação uma nova ferramenta para explicar como a fragmentação do habitat afeta a viabilidade das populações. Crescimentos recentes da ecologia de paisagem devem muito ao desenvolvimento dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG)Steiniger, S., and Hay, G.J. 2009. Free and Open Source Geographic Information Tools for Landscape Ecology. Ecological Informatics 4(4): 183-195. preprint e a existência de dados sobre habitats em grandes extensões (por exemplo, dados obtidos por sensoriamento remoto)
Desenvolvimento como uma disciplina A ecologia de paisagem se desenvolveu na Europa, através de planejamentos históricos em paisagens humanas. Conceitos da teoria geral da ecologia foram integrados na América do Norte. Enquanto a teoria geral da ecologia e suas sub-disciplinas se focavam no estudo de unidades de comunidade mais homogêneas e discretas, organizadas em estrutura hierárquica (tipicamente como ecossistemas, populações, espécies e comunidades), a ecologia de paisagem foi construída considerando-se a heterogeneidade no espaço e no tempo. Frequentemente inclui mudanças na paisagem causadas pelo homem na teoria e na aplicação dos conceitosSanderson, J. and L. D. Harris (eds.). 2000. Landscape Ecology: A Top-Down Approach. Lewis Publishers, Boca Raton, Florida, USA..
Por volta de 1980, a ecologia de paisagem era uma disciplina discreta e estabelecida no meio acadêmico. Foi marcada pela organização da Associação Internacional para a Ecologia de Paisagem (IALE) em 1982 obama op
Publicações de livros sobre a paisagem definiram o escopo e os objetivos da disciplina, incluindo Naveh e Lieberman Naveh, Z. and A. Lieberman. 1984. Landscape ecology: theory and application. Springer-Verlag, New York, NY, USA. and Forman and GodronForman, R.T.T. and M. Godron. 1986. Landscape Ecology. John Wiley and Sons, Inc., New York, NY, USA..Ryszkowski, L. (ed.). 2002. Landscape Ecology in Agroecosystems Management. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA.. Forman escreveu que, apesar do estudo da "ecologia da configuração espacial em escala humana" ter apenas uma década de idade, havia um grande potencial para o desenvolvimento de teorias e aplicações da parte conceitual. Hoje, a teoria e aplicação da ecologia de paisagem continua se desenvolvendo através da necessidade de aplicações inovadoras nas paisagens em processo de mudança, e se utiliza de tecnologias avançadas como o sensoriamento remoto, SIG, e modelos. Houve um desenvolvimento associado de eficientes métodos quantitativos para examinar a interação entre os padrões e os processos . Um exemplo é a determinação da quantidade de carbono presente no solo baseada no relevo da paisagem, utilizando mapas de SIG, tipos de vegetação, e dados pluviométricos da região.
Relação com a teoria ecológica A teoria da ecologia de paisagem está ligeiramente fora do "domínio preferido e clássico das disciplinas científicas" por causa das grandes e heterogêneas áreas de estudo. Contudo, a teoria geral da ecologia é central para a teoria da ecologia de paisagem em vários aspectos. A ecologia de paisagem consiste em quatro princípios centrais: o desenvolvimento e a dinâmica da heterogeneidade espacial, interações e trocas de matéria e energia através de paisagens heterogêneas, influência da heterogeneidade espacial em processos bióticos e abióticos, e o gerenciamento da heterogeneidade espacial. A principal diferença em relação aos estudos ecológicos tradicionais, que frequentemente assumem que sistemas são espacialmente homogêneos, é a consideração de padrões espaciaisTurner, M.G. and R. H. Gardner (eds.). 1991. Quantitative Methods in Landscape Ecology. Springer-Verlag, New York, NY, USA..
Escala e heterogeneidade (composição incorporada, estrutura e função) Um dos conceitos centrais na ecologia de paisagem é a escala. Escala representa o mundo real traduzido em um mapa, relacionando a distância na imagem do mapa e a distância correspondente na TerraMalczewski, J. 1999. GIS and Multicriteria Decision Analysis. John Wiley and Sons, Inc., New York, NY, USA.. Escala é também a medida espacial ou temporal de um objeto ou processo, ou a quantidade de resolução espacial. Componentes da escala incluem composição, estrutura ,função e padrão, todos importantes conceitos ecológicos. Aplicados à ecologia de paisagem, composição se refere ao número de elementos discretos representados em uma paisagem e sua abundância relativa. Por exemplo, a quantidade de florestas ou pântanos, o tamanho das bordas da floresta ou a densidade das ruas em uma área urbana podem ser aspectos da composição da paisagem. Estrutura é determinada pela composição, configuração espacial e proporção de diferentes elementos na paisagem, enquanto função se refere a como cada elemento na paisagem interage com os elementos vizinhos em seu ciclo biológico.Padrão é o termo utilizado para o conjunto de elementos que seguem uma ordem espacial de uma área heterogênea de terreno.
Uma paisagem com estrutura e padrão implica que possui heterogeneidade espacial, ou distribuição aleatória de objetos através da paisagem. Heterogeneidade é um elemento chave para a ecologia de paisagem, que separa a disciplina de outros ramos da ecologia.
Partes, Matriz e mosaico Parte ou Mancha, é um termo fundamental para a ecologia de paisagem, definido como uma área relativamente homogênea que se difere de seus arredores. Partes são as unidades básicas da paisagem que mudam e deslocam-se, em um processo chamado dinâmica de partes. Partes possuem forma definida e configuração espacial, e podem ser descritas composicionalmente por variáveis internas como números de indivíduos, número de espécies de indivíduos, dados morfométricos, fisionômicos, ou outras medidas similares.
Matriz é o "plano de fundo do sistema ecológico" de uma paisagem, sendo o componente espacialmente mais representativo ou dominante, podendo apresentar variável grau de conectividade. Conectividade é a medida do quão conectado ou espacialmente contínuo um corredor, rede ou matriz é. Por exemplo, uma paisagem florestal (matriz) com menos buracos na cobertura florestal (partes abertas), terá maior conectividade. Corredores possuem importante função, sendo faixas de um elemento particular da paisagem que diferencia-se do terreno adjacente em ambos os lados. Uma rede é um sistema interconectado de corredores, enquanto mosaico descreve o padrão das partes, corredores e matriz que formam uma paisagem em seu todo.
Fronteiras e bordas Partes da paisagem possuem fronteiras entre elas que podem ser bem definidas ou confusas. A zona composta das bordas de ecossistemas ou elementos da paisagem adjacentes é a fronteira. Borda é a porção de um ecossistema ou elemento da paisagem próximo de seu perímetro, onde influências das partes adjacentes podem causar diferenças entre o interior da parte e sua margem. Este efeito de borda inclui variações na composição ou abundância de espécies. Por exemplo, quando uma paisagem é um mosaico de diferentes tipos perceptíveis, como uma floresta adjacente a uma pradaria, a borda é localizada onde os dois tipos se juntam. Em uma paisagem contínua em gradiente, como uma floresta se abrindo em um bosque, a exata localização da borda é confusa e algumas vezes determinada por um gradiente local excedendo um dado limite, como o ponto onde a cobertura das árvores cai abaixo de 35%.
Ecótones, ecóclinas e ecótipos