INTEGRAÇÃO ENTRE VÁRIAS ESFERAS? TERRA UM SUPER-ORGANISMO?

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1 Sumário aula nº 2 Níveis de organização em ecologia Classificação dos factores ecológicos Influência dos factores ecológicos nos organismos Influência do factor ecológico no desempenho das espécies Métodos para análise do desempenho performance das espécies Lei da tolerância de Shelford (1911) Valência ecológica Lei do Mínimo (Leibig, 1840) Circulação da matéria e energia nos sistemas Leis da termodinâmica Exergia e processos biológicos Ciclos biogeoquímicos: água, carbono, azoto, fósforo 51

2 INTEGRAÇÃO ENTRE VÁRIAS ESFERAS? TERRA UM SUPER-ORGANISMO? 52

3 HIPÓTESE DE GAIA: BIOSFERA CONTROLA O CLIMA Gaia is a complex entity involving the Earth s biosphere, atmosphere, oceans, and soil; the totality constituting a feedback of cybernetic system which seeks an optimal physical and chemical environment for life on this planet James Lovelock,

4 HIPÓTESE DE GAIA : EVIDÊNCIA 1 VENUS EARTH MARS N (<2%) CO2 (95%) No oxygen atmosphere in chemical equilibrium N (77%), CO2( 0.03%) 21% Oxygen atmosphere not in chemical equilibrium N (<3%) CO2 (95%) No oxygen atmosphere in chemical equilibrium 54

5 HIPÓTESE DE GAIA : EVIDÊNCIA 2 CCN cloud-condensation nuclei DMS dimethyl sulphide Coccolithophorids in the Bering Sea Gephrocapsa sp, one of many species of coccolithophorids living in the ocean 55

6 HIPÓTESE DE GAIA : MODELO DAISYWORLD Daisyworld is a very simple planet that has only two species of life on its surface -- white and black daisies. The planet is assumed to be well-watered, with all rain falling at night so that the days are cloudless. The atmospheric water vapor and CO2 are assumed to remain constant, so that the greenhouse of the planet does not change. The key aspect of Daisyworld is that the two types of daisies have different colors and thus different albedos. 56 In this way, the daisies can alter the temperature of the surface where they are growing

7 HIPÓTESE DE GAIA : MODELO DAISYWORLD black daisies absorb more heat white daisies reduce TºC optimum interval Coevolution of climate and vegetation at increasing (red) and decreasing (blue) insolation. T0 is the global temperature of the corresponding planet without vegetation 57

8 MODELO DAISYWORLD 58

9 TEMPERATURA 59

10 FACTOS 60

11 VARIAÇÃO DA TEMPERATURA NA TERRA irtemp.sw RADIAÇÃO SOLAR INCIDENTE DIF. CONTINENTES/OCEANOS CIRC. ATMOSFÉRICA 61

12 O EFEITO DE ESTUFA 62

13 VARIAÇÃO DA TEMPERATURA NA TERRA 63

14 VARIAÇÃO DA TEMPERATURA NA TERRA - Ao longo do século XX a temperatura média do planeta aumentou 0,6ºC; - Este aumento da temperatura provocou mais mudanças no clima do planeta do que aquelas que ocorreram nos últimos 40 mil anos; - Desde o início dos registos das temperaturas, nos últimos 20 anos registaram-se os 10 anos mais quentes da história. 64

15 VARIAÇÃO DA TEMPERATURA NA TERRA : INVERSÃO DA TENDÊNCIA Anomalias térmicas verificadas no hemisfério Norte, entre 1880 e 2000, nos continentes, no oceano e nos Continentes+oceano Anomalias térmicas verificadas nos trópicos, entre 1880 e 2000, nos continentes, no oceano e nos continentes+oceano Efeito na distribuição e abundância de espécies e produtividade dos ecossistemas 65

16 O AQUECIMENTO DO PLANETA: CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA E OCEÂNICA 66

17 CAUSAS 67

18 O AQUECIMENTO DO PLANETA : FLUTUAÇÕES NATURAIS ex Younger Dryas? This cold episode is identified as the Younger Dryas cold phase. Recent studies show this inteval began with an ~7oC drop in temperature, in only 20 years. The event ended as suddenly as it had begun with a dramtic increase in temperature of ~7oC. A total shutdown of the ocean conveyor might lead to a big chill like the Younger Dryas, when icebergs appeared as far south as the coast of Portugal. Or the conveyor might only temporarily slow down, potentially causing an era like the "Little Ice Age," a time of hard winters, violent storms, and droughts between 1300 and That period's weather 68 extremes caused horrific famines, but it was mild compared with the Younger Dryas.

19 O AQUECIMENTO DO PLANETA : IMPACTO HUMANO? In the late 19th century, a Swedish chemist, Svante Arrhenius, noticed that human activities, such as the burning of coal and other fossil fuels for heat, and the removal of forested lands for urban development, 69 led to higher concentrations of greenhouse gases, like carbon dioxide and methane, in the atmosphere.

20 O AQUECIMENTO DO PLANETA: EFEITO DO CO2 70

21 O AQUECIMENTO DO PLANETA : DEFLORESTAÇÃO NA CHINA The entire region is shown as "forest" in maps of natural vegetative cover 71

22 O AQUECIMENTO DO PLANETA : DEFLORESTAÇÃO NO BRASIL E BOLÍVIA 72

23 AGRICULTURA INTENSIVA E CO2 global warming potential (GWP) 73

24 O AQUECIMENTO DO PLANETA: O RISCO DO METANO (CH4) Methane is 10 times more effective than carbon dioxide in causing climate warming. 74

25 CONSEQUÊNCIAS 75

26 AQUECIMENTO GLOBAL 76

27 ANOMALIAS TÉRMICAS E PRECIPITAÇÃO 77

28 PRECIPITAÇÃO E DISPONIBILIDADE DE ÁGUA 78

29 DISPONIBILIDADE vs. CONSUMO DE ÁGUA S. Louis River 79

30 O AQUECIMENTO DO PLANETA: SUBIDA NÍVEL DO MAR 80

31 O AQUECIMENTO DO PLANETA: SUBIDA NÍVEL DO MAR Estimativas para o ano de 2100, para Portugal 81

32 82

33 O AQUECIMENTO DO PLANETA: EFEITO FERTILIZANTE DO CO2 Facteur de modification de croissance de la biomasse (facteur de modification de croissance ou augmentation relative dans la croissance de la biomasse) résultant d'un accroissement de teneur en CO2 de 300 m mol/mol au-dessus de la teneur ambiante (presque doublée) en fonction de la température moyenne journalière de 83 l'air pour les plantes indiquées dans la légende. Source: Kimbal et al. (1993)

34 O AQUECIMENTO DO PLANETA: CONSEQUÊNCIAS PARA A SAÚDE HUMANA 84

35 O AQUECIMENTO DO PLANETA: CORRENTES OCEÂNICAS E EL NIÑO (ENSO) ENSO EL NIÑO SOUTH OSCILLATION warm ENSO 85

36 EL NIÑO E LA NIÑA(ENSO) LA NiÑA cold ENSO 86

37 EL NIÑO E LA NIÑA(ENSO): EFEITOS NO CLIMA EM DIF. ÉPOCAS DO ANO LA NIÑA EL NIÑO 87

38 EL NIÑO E PRODUCTIVIDADE PRIMÁRIA (CLOROFILA A) CONDIÇÕES NORMAIS EL NIÑO ACTIVO 88

39 NORTH ATLANTIC OSCILLATION: NAO - speed and direction of winds -airtemperatures and precipitation Tº and Salinity of the water Vertical mixing Circulation patterns + NAO very large pressure difference between Azores and Iceland More and stronger winter storms on a NE direction in Europe The NAO index is defined as the anomalous difference between the polar low and the subtropical high during the winter season (December through March) -NAO small pressure difference between Azores and Iceland Fewer and weaker winter stroms 89 on a W-E direction in Europe