INTRODUÇÃO À ECOLOGIA

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1 INTRODUÇÃO À ECOLOGIA No século XIX, o biólogo naturalista alemão Ernst Haeckel partindo da observação de que o conhecimento biológico nunca é completo quando o organismo é estudado isoladamente, deu um novo rumo à História Natural hoje Biologia, criando uma nova ciência a Ecologia. Foi o cientista alemão Ernst Haeckel, em 1869 em sua obra Generelle Morphologie der Organismen, quem primeiro usou este termo para designar o estudo das relações entre os seres vivos e o ambiente em que vivem, além da distribuição e abundância dos seres vivos no planeta Terra, passando a existir como ramo das ciências da natureza. Antes disso, muitos estudiosos tinham contribuído para o assunto, apesar de a palavra ecologia não estar em uso. O termo eco deriva do grego oikos, que significa lugar onde se vive, com o sentido de casa, ambiente, e logos, que significa estudo, ciência, tratado. No sentido literal, Ecologia seria o estudo dos seres vivos em sua casa, no seu ambiente, ou ainda, a ciência que estuda as relações dos seres vivos com o meio ambiente. Assim, o estudo do "ambiente da casa" inclui todos os organismos contidos nela e todos os processos funcionais que a tornam habitável. Enfim, a ecologia é o estudo do "lugar onde se vive", com ênfase sobre "a totalidade ou padrão de relações entre os organismos e o seu ambiente". Com a criação da ciência Ecologia, surgiram os termos ecólogos e ecologistas. Este identifica os militantes de organizações em defesa do meio ambiente, enquanto que ecólogo é o profissional pesquisador, cientista, que tem formação e trabalha no campo da ecologia. Em princípio, a Ecologia considerava as espécies individualmente (ecologia da araucária, ecologia do peixe-boi...), o que deu origem a autoecologia. Hoje, a autoecologia é a parte da ecologia que estuda as respostas das espécies aos fatores ambientais, em função de suas fisiologias e respectivas adaptações. Posteriormente, os ecólogos perceberam a importância das relações entre as diversas espécies, surgindo a sinecologia, passando esta a ser a parte da ecologia que estuda as interações entre diferentes espécies que ocupam um mesmo ambiente, como estas se inter-relacionam e de que maneira interagem com o meio ambiente. A ecologia, como um campo da ciência distinto e reconhecido, data de cerca de 1900, mas somente nas últimas décadas a palavra se tornou parte do vocabulário geral. A ecologia é de interesse prático desde o início da história da humanidade. Na sociedade primitiva, todos os indivíduos necessitavam conhecer seu ambiente ou seja, entender as forças da natureza, as plantas e animais ao seu redor para sobreviver. O início da civilização, de fato coincidiu com o uso de fogo e de outros instrumentos para modificar o ambiente. Hoje, por causa das conquistas tecnológicas, pode parecer que os humanos dependem menos do ambiente natural para suas necessidades diárias; muitos de nós nos esquecemos da nossa dependência contínua da natureza em termos de ar, água e, indiretamente, alimento, sem mencionar a assimilação dos resíduos, recreação e muitos outros serviços fornecidos pelo meio ambiente. Da mesma forma, os sistemas econômicos, seja qual for a ideologia política, valorizam coisas feitas pelos seres humanos que beneficiam, em primeiro lugar, o indivíduo, mas atribuem pouco valor monetário aos bens e serviços da A Geografia Levada a Sério Página 1

2 natureza que nos beneficiam como sociedade. Até que haja uma crise, os humanos tendem a considerar normais os bens e serviços provenientes da natureza, pois assumimos que são ilimitados ou de alguma forma repostos por inovações tecnológicas, mesmo sabendo que necessidades vitais como oxigênio e água podem ser recicláveis, mas não substituíveis. Enquanto os serviços de apoio à vida forem considerados gratuitos, não terão valor nos sistemas de mercado atual. O que pode ser bem mais descrito como o movimento mundial de consciência ambiental irrompeu em cena durante dois anos, de 1968 a 1970, quando os astronautas tiraram as primeiras fotografias da Terra vista do espaço. Pela primeira vez na história humana fomos capazes de ver o planeta inteiro e de perceber o quão solitário e frágil ele paira no espaço. De repente, durante a década de 1970, quase todos ficaram preocupados com a poluição, áreas naturais, crescimento populacional, consumo de alimento e energia, e diversidade biótica, como mostrou a ampla cobertura sobre preocupações ambientais realizada pela imprensa popular. A década de 1970 foi chamada de década do ambiente, cujo início ocorreu com o primeiro Dia da Terra, em 22 de abril de Depois Paisagem da Terra vista da Apollo 17 em sua viagem em direção à Lua. nas décadas de 1980 e 1990, os temas ambientais foram empurrados para os bastidores do cenário político pelas preocupações com as relações humanas problemas como criminalidade, Guerra Fria, orçamentos governamentais e assistência social. Conforme entramos nos cenários iniciais do século XXI, as preocupações com o ambiente vêm de novo à tona, porque o abuso humano sobre a Terra continua sua escalada. Usando uma analogia médica, esperamos que dessa vez nossa ênfase seja a prevenção em vez de no tratamento. O grande paradoxo é que as nações industrializadas conseguiram o sucesso desvinculando temporariamente a humanidade da natureza, através da exploração de combustíveis fósseis, produzidos pela natureza e finitos, que estão sendo esgotados com rapidez. Contudo, a civilização ainda depende do ambiente natural, não apenas para energia e materiais, mas também para os processos vitais para a manutenção da vida, tais como os ciclos do ar e da água. As leis básicas da natureza não foram revogadas, apenas suas feições e relações quantitativas mudaram, à medida que a população humana mundial e seu prodigioso consumo de energia aumentaram nossa capacidade de alterar o ambiente. Em consequência, a nossa sobrevivência depende do conhecimento e da ação inteligente para preservar e melhorar a qualidade ambiental por meio de uma tecnologia harmoniosa e não prejudicial. A questão central em ecologia é a determinação das causas da distribuição e da abundância de organismos. Isso pode ser avaliado tanto em nível da comunidade quanto em nível das populações. Meio ambiente Para a ciência ecológica, o meio ambiente é o conjunto de condições físicas (luz, temperatura, pressão...), químicas (salinidade, oxigênio dissolvido...) e biológicas (relações A Geografia Levada a Sério Página 2

3 com outros seres vivos) que cercam o ser vivo, resultando num conjunto de limitações e de possibilidades para uma dada espécie: o meio ambiente é tudo que nos cerca. Sempre heterogêneo, o meio ambiente segue variando de um local para outro, dando origem a agrupamentos de seres vivos diferentes. Tais agrupamentos comunidades interferem na composição do meio e são beneficiados ou prejudicados com essas transformações. O meio ambiente assim evolui, para melhor ou pior, conforme a espécie considerada. Num lago que recebe adubo, proveniente de projetos agrícolas na vizinhança se for considerada a população de algas, esta vai ser favorecida, aumentando as suas possibilidades de desenvolvimento, pela maior oferta de nitratos e fosfatos; porém, se forem considerados os peixes, estes têm suas possibilidades de desenvolvimento limitadas pela redução de oxigênio, ocasionada pala grande proliferação de algas, e como resultado morrem asfixiados. O meio ambiente melhorou para as algas e piorou para as populações de peixes. O meio ambiente está sempre mudando e evoluindo. O clima, os seres vivos e as próprias atividades humanas modificam o ambiente e são influenciadas por essas modificações, gerando novas alterações. Esta é a essência da evolução. Alguns seres vivos são incapazes de adquirir os recursos que necessitam e se extinguem. Outros desenvolvem constantemente melhores formas de adaptação aos problemas do meio mutante. Diz-se que estes evoluíram. Podemos dizer então que o meio ambiente é seletivo na medida em que certas características dão aos seus possuidores certa vantagem na sobrevivência e procriação. Diz-se que os indivíduos melhor adaptados ao ambiente mutante foram selecionados, por meio da seleção natural. No século XIX, a poluição nas cidades inglesas fez com que a seleção natural atuasse em uma espécie de mariposas. No início da industrialização a maioria das mariposas salpicadas era clara com manchas escuras, confundindo-se com as cascas das árvores e escondendo-se de seus predadores. Quando a fuligem das fábricas escureceu as árvores e a paisagem urbana de um modo geral, as mariposas claras ficaram mais visíveis aos pássaros. Alguns anos depois as mariposas escuras tornaram-se mais comuns nas cidades e as claras salpicadas prevaleciam nos campos, menos poluídos. Tal fenômeno de seleção natural ficou conhecido como melanismo industrial. A seleção nem sempre é natural. O homem aprendeu a utilizar a mutação para produzir organismos que atendam a algum propósito útil ou desejável, criando o processo de seleção artificial. Os organismos assim obtidos sobrevivem no ambiente sob a proteção humana. Um exemplo típico é a galinha doméstica, seu ancestral das selvas africanas é extremamente astuto e bota cerca de uma dúzia de ovos por ano. Algumas galinhas domésticas botam uma dúzia de ovos por mês, são extremamente dóceis, perderam a astúcia e, se fossem devolvidas ao seu ambiente natural, seriam extintas. O meio ambiente é sempre o conjunto de possibilidades físicas, químicas e biológicas para cada indivíduo espécie de uma comunidade. Neste sentido, a espécie Homo sapiens, entre milhões de espécies da Terra, tem sido o foco de toda atenção da ciência ecológica, dada a sua capacidade de transformar as condições ambientais, em nome da qualidade de vida humana. A Geografia Levada a Sério Página 3

4 Habitat e Nicho ecológico O meio ambiente é o palco onde se desenrola todo o estudo da ecologia. Neste, cada espécie considerada tem um endereço habitat, e desenvolve uma profissão nicho ecológico. Habitat O habitat de um organismo é o local onde ele vive; ou ainda, é o ambiente que oferece um conjunto de condições favoráveis ao desenvolvimento de suas necessidades básicas nutrição, proteção e reprodução. Na natureza, as espécies são encontradas em lugares determinados. É como se fosse um endereço. Por exemplo: a onça e o gambá vivem na floresta e não no deserto; o camelo e o rato-canguru vivem no deserto e não em uma floresta; a curimatá vive no rio e não no mar; a sardinha vive no mar e não no rio. Esses exemplos mostram que cada espécie está adaptada para viver em um determinado ambiente: floresta, deserto, água doce, água salgada, etc. Assim, podemos dizer que o tubarão tem habitat aquático (água salgada) e a onça tem hábitat terrestre. Dentro da água e sobre a terra, podemos ainda diferenciar inúmeros habitat. E em um mesmo habitat pode haver diferentes espécies. Teoricamente, o habitat seria aquele ambiente em que as condições ambientais atingem o ponto ótimo e uma espécie consegue reproduzir em toda a sua plenitude, ou seja, consegue desenvolver o seu potencial biótico. Porém, a reprodução sem oposição não pode manter-se por muito tempo em um ambiente de recursos limitados. Desse modo, o ambiente se encarrega de controlar o crescimento da população através da resistência ambiental, o que pode fazer com que a população retorne ao ponto de partida. A resistência ambiental compreende todos os fatores fome, enfermidades, alterações climáticas, competição, etc. que impedem o desenvolvimento do potencial biótico. O processo funciona do seguinte modo: quando a densidade populacional aumenta, aumenta também a resistência ambiental, que por sua vez origina uma diminuição da densidade populacional. A interação entre o potencial biótico e a resistência ambiental resulta num aumento, ou numa diminuição, do número total de organismos de uma população, ou seja, o seu crescimento populacional. O habitat é então a região onde a resistência ambiental para a espécie é mínima, ou seja, onde ela encontra melhores possibilidades de sobrevivência. Nicho O nicho ecológico é o papel de uma espécie numa comunidade como ela faz para satisfazer as suas necessidades. As algas, por exemplo, têm o seu habitat na água superficial de um lago (zona iluminada), e parte do seu nicho ecológico é a produção de matéria orgânica, através da fotossíntese, a qual serve de alimento para sua população e para alguns animais. O nicho não inclui apenas o espaço físico ocupado por um organismo, mas também seu papel funcional na comunidade (sua posição trófica, por exemplo) e sua posição nos gradientes ambientais de temperatura, umidade, ph, solo e outras condições para a sua A Geografia Levada a Sério Página 4

5 existência. É o modo de vida de uma espécie em um ecossistema, ou seja, é o conjunto de atividades ecológicas desempenhadas por uma espécie no ecossistema. Compreende o que a espécie faz no meio ambiente: como utiliza a energia circulante; o que come, onde, como e em que momento do dia isso ocorre; como procede em relação às outras espécies e ao próprio ambiente; em que horas do dia ou em que estação do ano tem maior atividade; quando e como se reproduz; de que forma serve de alimento para outros seres ou contribui para que naquele local se instalem novas espécies. A palavra nicho começou a ganhar sua conotação científica atual quando Charles Elton escreveu em 1933 que o nicho de um organismo é seu modo de vida no sentido em que falamos de ocupações ou empregos ou profissões em uma sociedade humana. O nicho de um organismo começou a ser usado para descrever como, em vez de onde, um organismo vive. O conceito moderno de nicho foi proposto por Evelyn Hutchinson em 1957 e se refere às maneiras pelas quais tolerâncias e necessidades interagem na definição de condições e recursos necessários a um indivíduo (ou espécie) a fim de cumprir seu modo de vida. A temperatura, por exemplo, é uma condição que limita o crescimento e a reprodução de todos os organismos, mas organismos distintos toleram faixas diferentes de temperatura. Esta faixa é uma dimensão de um nicho ecológico de um organismo. Existem muitas dimensões para o nicho de uma espécie: sua tolerância a várias outras condições (umidade relativa, ph, velocidade do vento, fluxo de água e assim por diante) e sua necessidade de recursos variados (nutrientes, água, alimento e assim por diante). Como se conhece o nicho ecológico de uma espécie? Para conhecer o nicho ecológico de determinada espécie, precisamos saber do que ela se alimenta, onde se abrigam, como se reproduz, quais os seus inimigos naturais, etc. Vamos ver alguns exemplos: a cutia e a onça podem ser encontradas na Mata Atlântica; possuem, então, o mesmo habitat. No entanto, os nichos ecológicos desses animais são diferentes. A cutia é herbívora, alimentando-se de frutos, sementes e folhas; abriga-se em tocas ou em tocos de árvores e serve de alimento para animais diversos, como a própria onça. Já a onça é carnívora, alimenta-se de animais diversos, como cobras e macacos, e não vive em tocas. Como se vê, cutias e onças têm modos de vida diferentes, isto é, desempenham diferentes atividades dentro de um mesmo ecossistema. Logo, o nicho ecológico da cutia é diferente do nicho ecológico da onça. Assim, cada habitat, proporciona muitos nichos diferentes. Duas espécies de animais e plantas que ocupam o mesmo habitat não podem ter exatamente o mesmo nicho ecológico por muito tempo. Quando isso ocorre, as duas espécies competem, o que leva uma delas a desaparecer, cedendo lugar à outra. Essa ideia é chamada de princípio de Gause, em homenagem ao biólogo russo Georgyi Frantsevich Gause ( ), que a formulou. De modo geral, pode-se dizer que existem duas estratégias diferentes quanto ao modo como se dá a exploração do ambiente por uma espécie, isto é, o seu nicho ecológico. Algumas espécies, ditas generalistas apresentam nichos mais amplos, o que lhes confere maior chance de sobrevivência frente às mudanças que ocorrem no ambiente. Outras, as espécies especialistas, possuem nichos mais estreitos, isto é, utilizam de forma estrita um determinado recurso. Há vantagens e desvantagens em cada uma dessas estratégias. A especialização implica menor competição com outras espécies; por outro lado, a A Geografia Levada a Sério Página 5

6 generalização permite maior flexibilidade quanto às possibilidades de alimentação, abrigo, etc. Pelas mãos da espécie humana, voluntária ou involuntariamente, muitas espécies de animais e de plantas se dispersaram pelo globo, principalmente nos últimos quinhentos anos (a partir das Grandes Navegações). Nesse caso, deram-se melhor as espécies generalistas, capazes de explorar novos territórios e descobrir novas fontes de alimento onde quer que fossem levadas. É o caso dos ratos, dos pardais, de certas espécies de formigas e de alguns tipos de gramíneas. Muitas das espécies especialistas, por sua vez, tendem a desaparecer atualmente, pois não conseguem sobreviver às mudanças ambientais provocadas pelo ser humano. Níveis de organização biológica A melhor maneira de entender o campo de estudo da ecologia moderna é utilizandose do conceito de níveis de organização dos seres vivos. Nestes, um arranjo hierárquico agrupa os seres vivos partindo de sistemas biológicos simples para biossistemas cada vez mais complexos, formando um todo unificado. A ecologia estuda fundamentalmente os quatro últimos níveis desta sequência. Entendendo-se por: População: conjunto de indivíduos de uma mesma espécie que ocupa uma determinada área; Comunidade: conjunto de populações que interagem de forma organizada, vivendo numa mesma área; Ecossistema: conjunto resultante da interação entre a comunidade e o ambiente inerte; Biosfera ou ecosfera: sistema que inclui todos os organismos vivos da Terra, interagindo com o ambiente físico, como um todo. A Geografia Levada a Sério Página 6

7 População e metapopulação População é definida como o conjunto de indivíduos da mesma espécie (ou seja, seres vivos de um mesmo grupo que são capazes de se reproduzirem, produzindo descendentes férteis) vivendo numa mesma região. As populações reúnem os indivíduos de uma mesma espécie que podem interagir entre si em um determinado habitat. Suas fronteiras naturais são determinadas principalmente pela capacidade de dispersão, pelo fluxo de indivíduos, tolerância ecológica e pelas interações com outros indivíduos da mesma população ou mesmo de outras espécies. Uma população tem diversas propriedades que, embora mais bem expressas como variáveis estatísticas são propriedades únicas do grupo e não são características dos indivíduos no grupo. Algumas dessas propriedades são: densidade, natalidade (taxa de nascimento), mortalidade (taxa de morte), distribuição etária, potencial biótico, dispersão e formas de crescimento e selecionadas. As populações também possuem características genéticas que estão diretamente relacionadas a suas ecologias, ou seja, a capacidade de adaptação, sucesso reprodutivo e persistência (a probabilidade de deixar descendentes durante longos períodos de tempo). O conceito de metapopulação tem sido utilizado como uma importante ferramenta no estudo de populações características de ambientes antropizados. Antes de iniciarmos a definição de metapopulação é preciso fazer uma inferência sobre as ações humanas nos diferentes ambientes. Em muitos casos a derrubada de extratos arbóreos seja para a construção de áreas urbanizadas, procura por madeira, pecuária ou agricultura, tem promovido à formação de manchas de habitat que podem estar completamente isoladas umas das outras ou parcialmente conectadas. Essas manchas de habitat são formadas por grupos de indivíduos que constituem subpopulações. Considerando que estas áreas são manchas de habitat adequados e que entre estas existem manchas de habitat inadequados, as quais as populações podem se mover através delas, mas não pode sobreviver ai. Se partirmos do princípio que estas populações podem desenvolver movimentos entre manchas de habitat adequados e se estes movimentos determinam uma conexão entre estas subpopulações, então teremos uma metapopulação. Portanto, uma metapopulação pode ser definida como uma população formada por subpopulações, conectada por migrações. Comunidade É o conjunto de populações coexistindo numa mesma região. Numa comunidade, os seres vivos interagem, isto é, estabelecem relações entre si. Diz-se que existe uma interdependência entre os seres vivos. Se, por exemplo, os vegetais desaparecessem, toda a comunidade ficaria ameaçada, pois os animais não encontrariam mais alimentos e acabariam morrendo. Outro exemplo: O extermínio de cobras em uma determinada região pode favorecer um aumento A Geografia Levada a Sério Página 7

8 excessivo no número de ratos e outros roedores, que servem de alimento às cobras. O aumento exagerado das populações de ratos e outros roedores podem provocar na região uma grande redução na população de gramíneas e vegetais herbáceos, que servem de alimento a esses animais. Sem a cobertura vegetal, o solo fica exposto à erosão pelas águas das chuvas e tende a ficar estéril, dificultando o desenvolvimento de plantas nessa área. Da mesma forma, se os microrganismos decompositores presentes no solo desaparecessem, não haveria a decomposição dos cadáveres dos animais e dos restos vegetais. Sendo assim, não haveria também a formação do humo que fertiliza o solo e fornece sais minerais aos vegetais. Diferentes populações pertencentes a um conjunto de espécies de plantas e animais coexistem dentro de determinadas combinações de condições ambientais formam as comunidades ecológicas. Em maior ou menor escala, a performance de cada espécie (que pode ser inferida pelo tamanho de sua população) influencia e é influenciada, seja direta ou indiretamente, pela presença das demais espécies. É claro que algumas têm efeitos bem mais marcantes que outras, sejam devido à sua representatividade que pode ser somada à importância da função que desempenham. Estas espécies de maior importância, conhecidas como espécies-chave, são fortes reguladoras do funcionamento e, por conseguinte, da estrutura e da própria evolução das comunidades. Em função disso, alterações nas abundâncias das espécies componentes provocam modificações de diferentes magnitudes que se propagam no espaço e no tempo, alterando o funcionamento e o destino das comunidades a que pertencem. Assim, cada população deve se restringir a uma determinada região de um espaço de recursos e condições, que define seu nicho ecológico, e que combina corretamente faixas de temperatura, disponibilidade de água, nutrientes e luz, de modo a promover o crescimento, a manutenção e a reprodução dos indivíduos constituintes de suas populações. As comunidades estruturam-se gradualmente através da colonização, permanência ou substituição de diferentes espécies de animais e plantas no tempo, no processo conhecido como sucessão ecológica. A presença ou não de uma determinada espécie será determinada pela sua capacidade de dispersão, sua tolerância ecológica, habilidade competitiva e interações com seus predadores, parasitoides e patógenos. Ecossistema É o conjunto de uma comunidade de diferentes espécies interagindo umas com as outras e com seu meio físico de matéria e energia. Os ecossistemas podem variar de tamanho, de uma poça d água a um riacho, de um trecho de uma mata a uma floresta inteira ou um deserto. Os ecossistemas são formados pelos componentes biótico e abiótico. Os seres vivos de uma comunidade são os componentes bióticos de um ecossistema. Os fatores físico-químicos do ambiente (luz, água, calor, oxigênio, etc.) são os componentes abióticos de um ecossistema. Os organismos vivos e o seu ambiente não vivo estão inseparavelmente inter-relacionados e interagem entre si. Os ecossistemas podem ser naturais ou artificiais. A Geografia Levada a Sério Página 8

9 Se considerarmos cuidadosamente qualquer parte de qualquer das comunidades uma parte de floresta, uma lagoa ou um recife de coral começaremos a ver que nenhum dos organismos vivos nessas áreas existe isoladamente; ao contrário, cada um está envolvido em numerosas relações, com outros organismos e com fatores do ambiente físico. Os pormenores desse relacionamento variam segundo o lugar. Biosfera O conjunto de todos os ecossistemas terrestres forma a biosfera. É a região do planeta que contém todo o conjunto dos seres vivos e na qual a vida é permanentemente possível. O termo permanentemente possível é atrelado ao conceito de biosfera significando ambiente capaz de satisfazer às necessidades básicas dos seres vivos de forma permanente. Neste contexto, a biosfera não passa de uma delgada casquinha em torno do planeta, uma vez que as condições de vida vão diminuindo à medida que nos afastamos da superfície, até que cessam a, aproximadamente, 7 km acima do nível do mar e abaixo deste não ultrapassa a 6 km. No total a biosfera não vai além de 13 km de espessura. Para satisfazer as necessidades dos seres vivos, são necessários, por um lado, a presença de água, luz e calor e matéria para a síntese dos tecidos vivos e, por outro, ausência prejudiciais à vida como substâncias tóxicas, radiações ionizantes e variações extremas de temperaturas. A biosfera apresenta todas essas condições: uma fonte externa de luz e calor o Sol; água que chega a cobrir ¾ da superfície do planeta e substâncias minerais em contínua reciclagem nos seus vários ambientes. Apresenta ainda um escudo contra radiação ionizantes provenientes do Sol a camada de ozônio e grandes massas de água que se encarregam de manter a temperatura média do planeta em torno de 15 C, sem grandes variações. Na realidade o termo correto para biosfera seria ecosfera (eco = oikos = casa), correspondendo ao conjunto de biosfera, atmosfera, litosfera e hidrosfera. Porém, popularizou-se o termo biosfera que é usado no seu sentido funcional e não descritivo, ficando esta dividida em três regiões físicas distintas: A Geografia Levada a Sério Página 9

10 Litosfera camada superficial sólida da Terra, constituída de rochas e solos, acima do nível das águas. Compreende ¼ da biosfera, apresenta variações de temperatura, umidade, luz, etc. e possui enorme variedade de flora e fauna; Hidrosfera representada pelo ambiente líquido: rios, lagos e oceanos. Recobre ¾ da superfície total do planeta, apresenta condições climáticas bem mais constantes do que na litosfera, salinidade variável (nos oceanos chega a 35 gramas/litro) e possui menor variedade de plantas (20 para 1) e de animais (9 para1) que a litosfera; Atmosfera camada gasosa que circunda toda a superfície da Terra, envolvendo, portanto, os dois ambientes acima citados. A história da Terra começou há 4,6 bilhões de anos e o início da vida remota a aproximadamente 1,1 bilhão de anos depois o ser vivo mais antigo conhecido, uma bactéria, formou-se há cerca de 3,5 bilhões de anos. Nas eras posteriores, a vida foi se diversificando cada vez mais: o padrão de evolução assemelha-se a uma árvore com uma espécie na ponta do ramo. De um tronco único, os seres vivos evoluíram e formaram os reinos do mundo vivo: monera, protista, fungi, vegetais e animais. Os primeiros exemplares do reino vegetal datam de cerca de 1,5 bilhão de anos estes foram para a terra firme há cerca de 420 milhões de anos. Os insetos surgiram há 250 milhões de anos, os mamíferos há cerca de 170 milhões de anos e o homem há 46 milhões de anos. Comparando com a idade da Terra, a espécie Homo sapiens está na sua infância, principalmente se considerarmos os seus impulsos destrutivos. Sucessão ecológica Todas as comunidades mudam sua estrutura e composição ao longo do tempo em resposta às mudanças das condições ambientais. As comunidades biológicas não são entidades estáticas ao longo do tempo. Na realidade, os conjuntos das populações passam constantemente por alterações graduais e contínuas. O que hoje é uma exuberante floresta, um ecossistema estável, cheio de espécies vegetais de grande porte interagindo com populações de animais, pode ter sido um ecossistema mais simples, frágil, composto por poucas espécies de gramíneas. A esse processo de contínua alteração dos ecossistemas se dá o nome de sucessão ecológica. Uma das mais interessantes características observadas nas comunidades é o fato de que elas mudam continuamente de estado, como por exemplo, a sua composição específica. Esse fato é muito evidente quando há um distúrbio externo, como fogo ou enchente. Mesmo quando as comunidades estão em equilíbrio, tal estado é dinâmico. Há uma constante troca de espécies, que estão continuamente saindo e entrando no sistema. A sucessão ecológica refere-se a uma sequência de mudanças estruturais e funcionais que ocorrem nas comunidades, mudanças essas que, em muitos casos, seguem padrões mais ou menos definidos. Trata-se de uma mudança que se superpõe a flutuações e ritmos mais breves, com progressiva ocupação do espaço e aumento da complexidade estrutural. À medida que avança a sucessão, a intensidade dos ritmos e flutuações tende a diminuir. A Geografia Levada a Sério Página 10

11 Os ecólogos reconhecem dois tipos de sucessão ecológica, definidos conforme o tipo de ambiente em que a sucessão se origina. A sucessão primária tem início em terrenos que nunca foram habitados anteriormente por uma comunidade composta das mesmas espécies presentes durante a sucessão. É o caso, por exemplo, da sucessão que ocorre na superfície de rochas nuas e em dunas de areia. O tempo necessário para que uma sucessão primária atinja o clímax pode contar milhares de anos. A sucessão primária normalmente leva um longo tempo milhares ou dezenas de milhares de anos. Antes que uma comunidade possa se estabelecer em terra, é preciso haver solo. Dependendo em grande parte do clima, os processos naturais precisam de várias centenas a vários milhares de anos para produzir solo fértil. Em um outro tipo mais comum de sucessão ecológica, a sucessão secundária, uma série de comunidades com diferentes espécies pode se desenvolver em alguns lugares que têm solo ou sedimento de fundo. Esse desenvolvimento começa em uma área onde a comunidade natural de organismos foi perturbada, removida ou destruída, mas o solo ou sedimento de fundo permanece. Entre os candidatos à sucessão secundária estão fazendas abandonadas, florestas queimadas ou desmatadas, riachos poluídos e terra represada ou inundada. Como há algum solo ou sedimento presente, é possível que a nova vegetação germine em algumas semanas. As sementes podem estar presentes nos solos ou podem ser transportadas de plantas próximas pelo vento ou por aves e outros animais. Durante a sucessão primária ou secundária, perturbações como desmatamento, incêndios naturais ou causados pelo homem podem transformar um estágio específico de sucessão em um estágio anterior. Tais perturbações criam novas condições que incentivam algumas espécies e desincentivam ou eliminam outras. De acordo com o período considerado da sucessão, as comunidades apresentam características específicas, razão pela qual é comum dividir em três categorias: comunidades pioneiras, intermediárias e clímax. A Geografia Levada a Sério Página 11

12 Comunidades pioneiras Alguns ambientes são extremamente impróprios ao estabelecimento de seres vivos, pois não apresentam as propriedades mínimas exigidas por muitas espécies. Esse tipo de ambiente, com baixíssima capacidade de suporte, é comumente referido como ambiente inóspito. Em geral, um ambiente inóspito apresenta solo nu, exposto a intenso intemperismo, como é o caso das superfícies rochosas e das dunas de areia. Nesses ambientes, a intensa exposição à radiação solar resulta em altas taxas de luminosidade e de temperatura e baixa umidade; a água das chuvas escorre ou logo evapora, e a ação dos ventos também pode ser muito intensa. Apesar das características adversas desses ambientes, eles podem ser colonizados por algumas espécies, resistentes às altas intensidades de luz e temperatura e à baixa disponibilidade de água e sais minerais, denominadas espécies pioneiras. Os liquens e as gramíneas são bons exemplos dessas espécies, que, ao colonizar ambientes inóspitos, constituem a comunidade pioneira, assim chamada por ser aquela que coloniza o ambiente primeiro, iniciando a sucessão ecológica. Comunidade intermediária Com o estabelecimento da comunidade pioneira, o ambiente inicialmente inóspito começa a sofrer transformações que favorecem o aparecimento de novas populações. O substrato, inicialmente infértil, recebe matéria orgânica dos organismos pioneiros que morrem e sofre a ação dos ácidos orgânicos, o que forma os primeiros vestígios de solo. A presença das espécies pioneiras facilita a retenção da umidade, diminui a temperatura da superfície e protege-a contra a ação do vento. À medida que as espécies pioneiras se reproduzem, o ambiente torna-se lentamente favorável à instalação de outras espécies, menos resistentes às adversidades do ambiente inicial. Essas comunidades, denominadas comunidades intermediárias, são constituídas por estratos vegetais mais altos que se sucedem na medida em que também alteram as propriedades do ambiente, favorecendo a instalação das populações compostas por indivíduos ainda mais exigentes quanto aos recursos ambientais. Comunidade clímax Em certo momento, as espécies naquele ambiente se tornam relativamente estáveis e compõem a denominada comunidade clímax, constituída pelo maior estrato vegetal observado ao longo da sucessão ecológica, incluindo grandes arbustos e árvores, e grande diversidade de espécies. Níveis tróficos Os ecologistas atribuem um nível alimentar, ou nível trófico (do grego trophos, que significa nutrição ), a cada organismo em um ecossistema, dependendo se ele é um produtor ou consumidor, e se ele come ou decompõe. Os produtores pertencem ao primeiro A Geografia Levada a Sério Página 12

13 nível trófico, os consumidores primários ao segundo nível trófico, os consumidores secundários ao terceiro nível, e assim por diante. Todos os organismos, vivos ou mortos, são fontes de alimentos para outros organismos. Uma lagarta come uma folha, um pássaro come a lagarta, o gavião come o pássaro. Os decompositores consomem a folha, a lagarta, o pássaro e o gavião, depois de mortos. Como resultado, existe pouco desperdício nos ecossistemas naturais. Uma sequência de organismos, na qual cada um serve como fonte de alimento para o próximo, recebe o nome de cadeia alimentar. Ela determina como a energia e os nutrientes passam de um organismo ao outro pelo ecossistema. Obviamente, os ecossistemas de verdade são mais complexos. A maioria dos consumidores se alimenta de mais de um tipo de organismo que, por sua vez, são consumidos por mais de um tipo de consumidor. Como a maior parte das espécies participa de diversas cadeias alimentares, os organismos da maioria dos ecossistemas formam uma complexa rede de cadeias alimentares interligadas denominada teia alimentar. A Geografia Levada a Sério Página 13

14 Uma das características fundamentais de todos os ecossistemas é o fluxo de matéria e energia que configura as relações tróficas entre seus componentes bióticos. O estudo dos ecossistemas sob esse ponto de vista tem contribuído para compreender as frequentes alterações nos ecossistemas, decorrentes de intervenções humanas. Os Consumidores A energia entra no mundo animal pela atividade dos herbívoros, animais que comem plantas (inclusive frutas e outras partes dos vegetais). Cada ecossistema possui seu conjunto característico de herbívoros. Grande parcela do material consumido pelos herbívoros é excretada sem digestão. Parte da energia química é transformada em outros tipos de energia calorífica e cinética - ou consumida no próprio processo de digestão. Uma parte do material é convertida em biomassa animal. O nível seguinte em uma cadeia alimentar, o nível do consumidor secundário, implica um carnívoro, animal comedor de carne, que devora o herbívoro. O carnívoro pode ser um leão, um peixe, um pássaro ou uma aranha. Em todos esses casos, somente uma pequena parte da substância orgânica presente no corpo do herbívoro é incorporada ao corpo do consumidor. Algumas cadeias têm níveis de consumidores terciários e quaternários, mas cinco elos são geralmente o limite absoluto, principalmente por causa da perda implicada na passagem de energia de um nível trófico para outro. Consumidores importantes em uma cadeia alimentar são também os decompositores e os parasitas. Pirâmides ecológicas São diagramas usados para expressar o número de indivíduos, a quantidade de biomassa e energia nos níveis tróficos. Nelas, cada nível trófico está representado por uma barra, cujas dimensões são equivalentes aos valores representados. Cada nível trófico na cadeia ou teia alimentar contém certa quantidade de biomassa, o peso seco de toda a matéria orgânica contida nesses organismos. A energia química armazenada na biomassa é transferida de um nível trófico ao outro. A porcentagem de energia transferida em forma de biomassa de um nível trófico ao outro denomina-se eficiência ecológica. Ela varia de 2% a 40% (ou seja, uma perda de 60% a 98%), dependendo dos tipos de espécies e do ecossistema envolvido, mas 10% é o valor típico. Supondo uma eficiência ecológica de 10% (90% de perda) em cada transferência trófica, se as plantas de uma área conseguir capturar 10 mil unidades de energia do Sol, isso significa que apenas cerca de mil unidades estarão disponíveis para alimentar os herbívoros e somente cem unidades para os carnívoros. Quanto maior o número de etapas ou níveis tróficos em uma cadeia ou teia alimentar, maior a perda cumulativa de energia à medida que ela flui para os níveis tróficos. A pirâmide de fluxo de energia ilustra essa perda de energia em uma cadeia alimentar simples, supondo 90% de perda energética em cada transferência. As pirâmides de fluxo de energia explicam porque a Terra pode manter mais pessoas se elas se alimentarem em níveis tróficos menores, ingerindo grãos, vegetais e frutas A Geografia Levada a Sério Página 14

15 diretamente, em vez de submeter tais plantações a outro nível trófico, e se alimentar dos consumidores de grãos, como o gado. A grande perda energética entre níveis tróficos sucessivos também explica porque é raro as cadeias e teias alimentares terem mais de três ou quatro níveis. Na maioria dos casos, resta pouquíssima energia, ao final de quatro ou cinco transferências, para suprir os organismos que se alimentam em níveis tróficos maiores. Como consequência, existem relativamente poucos carnívoros de topo, como a águia, o falcão, o tigre e o tubarão branco. Tão fenômeno também explica o porquê de essas espécies serem geralmente as primeiras a sofrer quando seus ecossistemas são destruídos e tão vulneráveis à extinção. O fluxo de energia por uma cadeia alimentar é frequentemente representada por um gráfico de relações quantitativas entre os diferentes níveis tróficos. Como são dissipadas grandes quantidades de energia e de biomassa em cada nível trófico, de tal modo que cada um conserva quantidade menor que o precedente, esses digramas quase sempre assumem a forma de pirâmides. A pirâmide ecológica nome de um diagrama desse tipo - pode ser uma pirâmide de números, uma pirâmide de biomassa, ou pirâmide de fluxo de energia. A pirâmide de números mostra o número de organismos individuais presentes em cada nível. A pirâmide de biomassa apresenta ou o peso seco total dos organismos em cada nível ou o número de calorias em cada nível. Quase sempre a massa de produtores é maior do que a de consumidores. Às vezes, no entanto, uma pirâmide de biomassa pode apresentar-se invertida. No esquema a seguir, lado direito, percebe-se que no momento da medição, a biomassa de fitoplâncton é bem menor que a de zooplâncton. Isso pode parecer estranho; ocorre, porém, que a taxa de reprodução do fitoplâncton é muito mais elevada que a do zooplâncton, e a velocidade de consumo do fitoplâncton pelo zooplâncton é muito grande. Fica fácil compreender, assim, que uma biomassa aparentemente pequena de produtores possa sustentar uma biomassa grande de consumidores de primeira ordem. A Geografia Levada a Sério Página 15

16 Uma pirâmide de fluxo de energia mostra a produtividade dos diferentes níveis tróficos. São o modo mais satisfatório de representação. Essas pirâmides nunca são invertidas: elas mostram sempre, de forma clara, o princípio da perda de energia que ocorre a cada nível trófico. Um dos inconvenientes de qualquer tipo de pirâmide é o fato de não estarem retratados nelas os decompositores, que são importantes componentes dos ecossistemas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARAÚJO, S. M. Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia. Campina Grande, p. [Apostila] UFCG. COELHO, MOTTA. Fundamentos em Ecologia. Porto Alegre: Artmed, MILLER, G. TYLER. Ciência Ambiental. 11ª ed. São Paulo: Thomson Learning, ODUM, EUGENE P.; BARRETT, GARY W. Fundamentos de Ecologia. 5ªed. São Paulo: Thomson Learning, ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro: Guanabara, PURVES, WILLIAM K. et al. Vida, a Ciência da Biologia. 6ª ed. Porto Alegre: Artmed, TOWNSEND, C.; BEGON, M.; HARPER, J. Fundamentos de Ecologia. 2ª ed. Porto Alegre: Artmed, A Geografia Levada a Sério Página 16