Introdução a Ecologia consumidores decompositores nível trófico ecossistema relações tróficas componentes abióticos e bióticos Ecossistema

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1 Introdução a Ecologia A ecologia é uma ciência multidisciplinar, que envolve biologia vegetal e animal, taxonomia, fisiologia, genética, comportamento, meteorologia, pedologia, geologia, sociologia, antropologia, física, química, matemática e eletrônica; não tendo um início bem delineado. Encontra seus primeiros antecedentes na história natural dos gregos, particularmente em um discípulo de Aristóteles, Teofrasto, que foi o primeiro a descrever as relações dos organismos entre si e com o meio.o termo ecologia foi criado em 1869 por Ernest Haeckel (biólogo alemão) e deriva dos termos gregos oikos(casa) e logos(estudo). A ecologia moderna, passou a se concentrar no conceito de ecossistema, uma unidade funcional composta de organismos integrados e interdependentes através das relações tróficas e o ambiente físico em que se encontram, envolvendo assim os componentes abióticos e bióticos. de tempo como resultado da atividade respiratória dos organismos vivos (Vallentyne,1962). Os consumidores são heterótrofos, utilizam direta ou indiretamente a matéria orgânica fixada pelos autótrofos. Os decompositores, fungos e bactérias, são os organismos responsáveis pela reciclagem da matéria, retornando os elementos da matéria orgânica de volta ao ambiente. Na maioria dos casos, a energia de um ecossistema origina-se da energia solar, entrando no compartimento biológico através da fixação fotossintética pelos produtores, sendo transferida de um nível trófico a outro por meio das relações tróficas entre os organismos da comunidade. A figura a seguir (fig. 1) resume as relações entre os componentes biológicos do ecossistema: Figura1 Ecossistema O termo ecossistema foi proposto em 1935 pelo ecologista britânico A. G. Tansley, mas naturalmente o conceito é bem mais antigo.outros termos que já foram usados para expressar o ponto de vista holístico, mas que não são necessariamente sinônimos de ecossistema, incluem holocoen (Friederichs,1930), biossistema (Thienemann,1939) Os ecossistemas apresentam interelações estruturadas entre solo, água e nutrientes,de um lado (componente abiótico - biótopo), e entre produtores, consumidores e decompositores do outro (componente biótico - biocenose).os ecossistemas funcionam graças à manutenção do fluxo de energia e do ciclo de materiais, desdobrado numa série de processos e relações energéticas, chamada cadeia alimentar, que agrupa os membros de uma comunidade natural. Cadeias Alimentares A transferência de energia alimentar,desde a fonte nos autótrofos, através de uma série de organismos que consomem e são consumidos, chama-se cadeia alimentar ou cadeia trófica. As cadeias alimentares são constituídas por três elementos: produtores, consumidores e decompositores. Os produtores são os organismos autótrofos da comunidade,na imensa maioria fotossintetizantes.a cada ano são produzidas na Terra aproximadamente 100 bilhões de toneladas de matéria orgânica pelos organismos produtores das comunidades. Uma quantidade aproximadamente igual é oxidada, voltando a constituir C0 2 e H 2 O, durante o mesmo intervalo O nível trófico que cada organismo ocupa ao longo de uma cadeia alimentar corresponde ao nível alimentar ou nível energético na cadeia. Assim os produtores ocupam o 1º nível trófico; os herbívoros, aqueles que se alimentam dos autótrofos fotossintetizantes, ocupam o 2º nível trófico; os carnívoros, que se alimentam dos herbívoros,ocupam o 3º nível trófico e assim sucessivamente. As cadeias alimentares, em geral, não apresentam mais de cinco níveis tróficos, uma vez que a cada transferência de energia de um nível trófico a outro a quantidade de energia diminuí em razão do consumo energético nas atividades vitais. Em cada transferência, uma proporção em torno de 90% da energia potencial perde-se sob a forma de calor. Portanto, quanto menor a cadeia alimentar, ou quanto mais próximo o organismo do início da cadeia, maior a quantidade de energia disponível. O comportamento da energia nos ecossistemas pode ser chamado convenientemente de fluxo de energia, porque, as transformações energéticas são de sentido único, uma vez que a energia perdida na forma de calor a cada nível trófico não

2 pode ser reciclada, e assim a quantidade de energia diminui de um nível trófico a outro. As cadeias alimentares não são seqüências isoladas; estão interligadas. O padrão de interconexões denomina-se teia ou rede alimentar (fig.2). Figura 2.P = produtor C1 = consumidor primário C2 = consumidor primário C3 = consumidor primário SC1 = consumidor secundário SC2 = consumidor secundário TC = consumidor secundário e terciário Definição de alguns termos usados em Ecologia: Habitat: local em que vive determinada espécie. Nicho ecológico: o conjunto das relações e atividades próprias de uma espécie, ou seja, o modo de vida único e particular que cada espécie explora no habitat. Biótopo: Meio físico, representado pelos componentes físicos e químicos do ambiente. Biocenose: o mesmo que comunidade ou conjunto de espécies diferentes e que se interrelacionam em um determinado meio físico. Exercícios Propostos: 1. (UFPB) No manguezal, pode-se encontrar uma cadeia alimentar formada pelos seguintes organismos: Dentro desta cadeia, a craca é considerada como: a-) produtor b-) decompositor c-) consumidor primário d-) consumidor secundário e-) consumidor terciário A partir do cartaz, um professor que levou seus alunos à uma excursão comenta que, sem energia, não há vida. Utiliza os elementos ilustrados (I, II, III e IV) para informar que a energia é a) introduzida na comunidade biótica por I, sendo transferida, sob a forma química, aos demais seres vivos. b) obtida do ambiente físico e passa de ser vivo a ser vivo, retornando integralmente ao ecossistema, pela ação de III. c) originada em II, sendo fixada, sob a forma química, diretamente por IV. d) utilizada por III, a partir de compostos orgânicos, quando ele realiza a fotossíntese. 3.(UFPE- 2002) Os seres vivos não são entidades isoladas. Eles interagem em seu ambiente com outros seres vivos e com componentes físicos e químicos. São afetados pelas condições desse ambiente. Com relação ao ecossistema marinho, assinale a alternativa correta. a) O Zooplâncton e o Fitoplâncton representam os organismos produtores (autotróficos) nas cadeias alimentares marinhas. b) Os consumidores secundários e terciários, nos mares, são representados principalmente por peixes. c) No ambiente marinho, não existem decompositores. d) As diatomáceas são os principais representantes do Zooplâncton. e) Todos os seres do Zooplâncton marinho são macroscópicos. 4.(FUVEST-2001) A tabela a seguir mostra medidas, em massa seca por metro quadrado (g/m 2 ), dos componentes de diversos níveis tróficos em um dado ecossistema. 2.(UFRN-2001/Modificada por Prof. Panthera) Observe o cartaz afixado na entrada de uma Reserva de Mata Atlântica:

3 a) Por que se usa a massa seca por unidade de área (g/m 2 ), e não a massa fresca, para comparar os organismos encontrados nos diversos níveis tróficos? É na massa seca (matéria orgânica) que se encontra a energia armazenada na forma química. b) Explique por que a massa seca diminui progressivamente em cada nível trófico. A cada nível trófico parte da energia contida na matéria orgânica é consumida nas atividades vitais. c) Nesse ecossistema, identifique os níveis tróficos ocupados por cobras, gafanhotos, musgos e sapos. Musgos- produtores Gafanhotos cons. primário sapos- cons.secundário cobras- cons. terciário 5.(UFSM) Assinale a alternativa correta em relação ao fluxo de energia em um ecossistema. a) A energia disponível para o nível trófico posterior será sempre menor do que aquela recebida pelo nível trófico anterior. b) A energia disponível será tanto menor quanto mais curta for a cadeia trófica. d) A energia disponível será tanto maior quanto mais longa for a cadeia trófica. e) A energia que flui entre os componentes da cadeia trófica permanece sempre constante. Pirâmides Ecológicas A estrutura de uma cadeia alimentar pode ser representada graficamente através de pirâmides ecológicas, onde o primeiro nível, o dos produtores constitui a base e cada um dos níveis sucessivos forma cada um dos patamares, até o último nível representado pelo ápice. As pirâmides ecológicas podem ser de três tipos gerais: 1. Pirâmide de números: representa o número de organismos individuais em cada nível trófico. 2. Pirâmide de biomassa: baseada no peso seco total, no valor calórico ou em outra medida de quantidade total de material vivo em cada nível trófico. 3. Pirâmide de energia: mostra o fluxo energético e/ou a produtividade em níveis tróficos sucessivos. As pirâmides de números e biomassa podem ser invertidas (ou parcialmente), ou seja, a base pode ser menor que uma ou mais camadas superiores, se os organismos produtores individuais forem maiores, em média, que os consumidores individuais. Por outro lado, a pirâmide de energia deve ter sempre uma forma piramidal reta, não invertida, ou seja, com base larga e ápice estreito, em razão do fluxo de energia. Dos três tipos de pirâmides ecológicas, a pirâmide de energia é a que proporciona, de longe, a melhor imagem geral da natureza funcional de uma cadeia alimentar. Exercícios Propostos: 1.(FUVEST) O diagrama a seguir é uma pirâmide de energia. a) O que representa a largura de cada nível do diagrama? A quantidade de energia presente em cada nível trófico. b) Por que a largura de um nível não pode ser maior que a do nível abaixo dele? A cada nível trófico 90% da energia é consumida nas atividades vitais, sendo assim, a quantidade de energia diminui de um nível trófico para outro. 2. Considere a seguinte cadeia alimentar: ÁRVORE PULGÕES PROTOZOÁRIOS Construa a pirâmide de números que melhor representa esta cadeia alimentar.

4 3. Considere a pirâmide de números a seguir, e assinale a alternativa da tabela, que corresponde à pirâmide representada. 2.(UFRJ) As figuras A e B representam esquematicamente a entrada de energia em dois ecossistemas. A energia que entra é igual nos dois ecossistemas e se divide de forma desigual; nas figuras, a espessura das setas é proporcional à quantidade de energia. Um dos ecossistemas é um ecossistema agrícola, formado por milho e arroz, o outro é uma floresta tropical primária. O conceito de Produtividade Define-se a produtividade primária de um sistema ecológico, de uma comunidade ou de qualquer parte deles, como a taxa na qual a energia radiante é convertida, pela atividade fotossintética de organismos produtores, em substâncias orgânicas. A produtividade primária bruta é taxa global de fotossíntese, incluindo a matéria orgânica usada na respiração durante o período de medição. A produtividade primária líquida é a taxa de matéria orgânica armazenada nos tecidos vegetais, ou seja, o excedente de energia não utilizada na atividade respiratória. PPL = PPB R (respiração) Exercícios Propostos 1.(UFPR) "À transferência de energia, desde os produtores até os decompositores, através de uma série de organismos que consomem e são consumidos, dá-se o nome de cadeia alimentar ou trófica. Assim, as plantas verdes ocupam o primeiro nível trófico, os herbívoros o segundo nível e os carnívoros os níveis superiores." Baseado nesta afirmativa, justifique por que os vegetais são qualificados como produtores. Os vegetais são considerados produtores pois são responsáveis pela conversão da energia luminosa em energia química (matéria orgânica) através do processo fotossintético. Indentifique o ecossistema agrícola. Justifique sua resposta. A ecossistema agrícola B floresta tropical primária Nos ecossistemas agrícolas as espécies foram selecionadas para fixarem o máximo de matéria orgânica (energia), com o menor gasto energético (respiração), para que o saldo de matéria orgânica (energia) possa ser transferido como alimento pra os consumidores (humanos). CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Os elementos químicos, inclusive todos os elementos essenciais do protoplasma, tendem a circular na biosfera em vias características, do ambiente aos organismos e destes, novamente, ao ambiente.estas vias mais ou menos circulares se chamam ciclos biogeoquímicos. O movimento desses elementos e compostos inorgânicos que são essenciais para a vida pode ser adequadamente denominado ciclagem de nutrientes. Cada ciclo também pode ser convenientemente dividido em dois compartimentos: o reservatório, componente maior, de movimentos lentos, geralmente não biológico, e o lábil ou de ciclagem, uma parcela menor porém mais ativa que se permuta mais rapidamente, entre os organismos e o seu ambiente imediato.do ponto de vista da biosfera como um todo, os ciclos biogeoquímicos se classificam em dois grupos básicos: os tipos gasosos, nos quais o reservatório está situado na atmosfera ou na hidrosfera, e os tipos sedimentares, nos quais o reservatório localiza-se na crosta terrestre.

5 CICLO DA ÁGUA O ciclo da água(fig.3) pode ser considerado sob dois aspectos: o pequeno ciclo, ou ciclo curto, e o grande ciclo, ou ciclo longo. No ciclo curto, a água muda de estado físico, passando da condição líquida em que se encontra nos oceanos, rios, lagos e embebida no solo, para o estado de vapor pela ação do calor ambiental e da ventilação, dando origem as nuvens. No ciclo longo, a água passa pelo compartimento biológico dos ecossistema, sendo absorvida pelos seres vivos e devolvida posteriormente ao ambiente. 1- Evapotranspiração 2- Evaporação 3- Transpiração Figura 3 CICLO DO CARBONO No ciclo do carbono ( fig 4), o reservatório atmosférico é muito pequeno (0.03%), comparado com o carbono dos oceanos e dos combustíveis fósseis e de outros depósitos da crosta terrestre. Acredita-se que, até o início da idade industrial, os fluxos entre a atmosfera, continentes e oceanos estavam equilibrados. Durante o século XX, porém, o conteúdo de CO 2 tem-se elevado na atmosfera, por causa de novas entradas antropogênicas, como por exemplo, a queima de combustíveis fósseis, os desmatamentos e as queimadas. pelos organismos autotróficos clorofilados. O carbono fixado na estrutura da matéria orgânica é transferido de um nível trófico a outro através da nutrição e devolvido aos reservatórios gasosos por meio da respiração, da decomposição e da combustão. CICLO DO NITROGÊNIO O elemento nitrogênio tem grande importância para os seres vivos, pois está presente na constituição das proteínas (grupo amina dos aminoácidos) e dos ácidos nucléicos (bases nitrogenadas). O maior reservatório de nitrogênio é a atmosfera, onde esse elemento químico se encontra na forma gasosa (N 2 ), representando cerca de 78% do volume atmosférico. De maneira geral os seres vivos não conseguem utilizar diretamente o nitrogênio atmosférico, dependendo de microorganismos fixadores, como algumas bactérias, cianobactérias, e alguns fungos, cuja maioria vive no solo, e que são capazes de utilizar diretamente o nitrogênio gasoso, fixando-o em suas molécula orgânicas.quando esses microorganismos morrem e se decompõem, liberam nitrogênio em forma de amônia(nh 3 ) para o solo. O nitrogênio na forma de amônia(nh 3 ) presente no solo, resultante da decomposição de matéria orgânica vegetal, animal e de microorganismos, é convertido por bactérias quimiossintetizantes, inicialmente à condição de nitrito(no - 2 )(Nitrosomonas) e posteriormente á condição de nitrato(no - 3 ) (Nitrobacter). Esse processo de formação de nitrato no solo é denominado de nitrificação, sendo o nitrato a forma que melhor as plantas podem aproveitar a partir do substrato em que se encontram. Através da nutrição, o nitrogênio é transferido de um nível trófico à outro, sendo que nos níveis dos consumidores, as proteínas e os ácidos nucléicos ao serem degradados resultam em resíduos nitrogenados (amônia, uréia e ácido úrico), que são eliminados por meio da excreção e que podem passar novamente por nitrificação. Parte dos compostos nitrogenados presentes no solo segue pela via da nitrificação, enquanto outra parte, por ação de bactérias denitrificantes é convertida em nitrogênio gasoso que retorna a atmosfera. Figura 4 A entrada do carbono no compartimento biológico dos ecossistemas, a partir dos reservatórios gasosos, ocorre através do processo de fotossíntese, realizado

6 origem aos ventos, provoca a evaporação da água dos rios, lagos e mares. O vapor da água, ao se resfriar, condensa em minúsculas gotinhas, que se agrupam formando as nuvens, neblinas ou névoas úmidas. As nuvens podem ser levadas pelos ventos de uma região para outra. Com a condensação e, em seguida, a chuva, a água volta à superfície da Terra, caindo sobre o solo, rios, lagos e mares. Parte dessa água evapora retornando à atmosfera, outra parte escoa superficialmente ou infiltra-se no solo, indo alimentar rios e lagos. Esse processo é chamado de ciclo da água. Considere, então, as seguintes afirmativas: Ciclo do Nitrogênio (Figura 5) CICLO DO OXIGÊNIO O principal reservatório de oxigênio é a atmosfera, onde esse elemento se encontra na forma de gás oxigênio (O 2 ), representando 21% dos gases atmosféricos. O oxigênio atmosférico (O 2 ) é liberado para o ambiente pelo processo de fotossíntese, a partir de um fenômeno conhecido por fotólise da água (etapa clara da fotossíntese). Utilizado na respiração aeróbica por plantas e animais, o oxigênio combina-se com o hidrogênio proveniente da degradação de moléculas orgânicas formando água metabólica; em parte eliminada para o ambiente através da transpiração, da excreção e das fezes e em parte utilizada em processos metabólicos. I O 2 atmosférico II CO 2 atmosférico Ciclo do oxigênio (Figura 6) I O 2 atmosférico II CO 2 atmosférico Exercícios Propostos 1. (ENEM) O sol participa do ciclo da água, pois além de aquecer a superfície da Terra dando I. A evaporação é maior nos continentes, uma vez que o aquecimento ali é maior do que nos oceanos. II. A vegetação participa do ciclo hidrológico por meio da transpiração. III. O ciclo hidrológico condiciona processos que ocorrem na litosfera, na atmosfera e na biosfera. IV. A energia gravitacional movimenta a água dentro do seu ciclo. V. O ciclo hidrológico é passível de sofrer interferência humana, podendo apresentar desequilíbrios. a) Somente a afirmativa III está correta. b) Somente as afirmativas III e IV estão corretas. c) Somente as afirmativas I, II e V estão corretas. d) Somente as afirmativas II, III, IV e V estão corretas. e) Todas as afirmativas estão corretas. 2. (UFPB-2002) Na natureza, a água encontra-se em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso, representando cerca de 70% da superfície da Terra. Ela participa do ciclo biogeoquímico, passando dos seres vivos para o ambiente e voltando novamente aos seres vivos.este processo, incluindo mudanças no estado físico, faz parte do chamado ciclo da água. Apesar da abundância e do processo de ciclagem da água na Terra, o desabastecimento pode ocorrer nos próximos meses, caso o apagão se torne realidade, pois a falta de energia dificultaria o bombeamento regular da água até as torneiras. a-) Explique dois fatores que afetam a disponibilidade de água no planeta. Assoreamento dos rios e açudes e desmatamento (diminuição da evapotranspiração) b-) Relacione o modelo energético brasileiro com a atual crise, conhecida como apagão e o ciclo da água. O modelo de geração de energia no Brasil é o hidro-elétrico, sendo que a diminuição dos volumes de água nas barragens de geração de

7 energia devido a alterações no ciclo hidrológico compromete o sistema elétrico do país. 3. (UFES) Na figura adiante, está representado o Ciclo do Nitrogênio. Indique, justificando: a) os fluxos que incluem os processos de fotossíntese, respiração aeróbica e fermentação, realizados pelos seres vivos atuais. B e D fotossíntese C e A respiração e fermentação b) o fluxo que é diretamente afetado pelas usinas termo-elétricas a carvão mineral. F 5. (UFSC-2000) O esquema a seguir representa, de forma simplificada, os ciclos do carbono e do oxigênio. a) Qual o composto nitrogenado formado pelos organismos representados pelo número 1 e como ele é utilizado pelas plantas? Amônia o nitrogênio presente neste composto é utilizado na síntese de aminoácidos (componentes das proteínas) e bases nitrogenadas (componentes dos ácidos nucléicos) b) Descreva as seguintes etapas desse ciclo: I - fixação; II - nitrificação; III - desnitrificação. I fixação por bactérias e cianobactérias II conversão de amônia à condição de nitritos e nitratos por bactérias nitrificantes. III na desnitrificação, bactérias desnitrificantes retornam o nitrogênio para a condição de nitrogênio gasoso atmosférico. c) Descreva o papel das leguminosas nesse ciclo. As leguminosas apresentam associadas em suas raízes bactérias fixadoras de nitrogênio à condição de nitratos. 4. (FUVEST-2002) No esquema a seguir, os retângulos representam os quatro maiores reservatórios do elemento carbono em nosso planeta e as setas indicam o fluxo do carbono entre esses reservatórios. Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. I e II representam, respectivamente, o O 2 e o CO A necessidade de O 2 para a respiração explica o aparecimento dos animais antes dos vegetais na Terra. 04. Praticamente, todo o oxigênio livre da atmosfera e da hidrosfera tem origem biológica, no processo de fotossíntese. 08. O oxigênio se encontra no meio abiótico como integrante do ar atmosférico, ou no meio biótico, como constituinte das moléculas orgânicas dos seres vivos. 16. Alguns fatores, como excessivas combustões sobre a superfície da terra, têm determinado o aumento gradativo de taxa de CO 2 na atmosfera. 32. A manutenção das taxas de oxigênio e gás carbônico, no ambiente, depende de dois processos opostos: a fotossíntese e a respiração. 6. (UFRRJ-99) Sabe-se que o nitrogênio é vital na produção de proteínas. Embora o ar atmosférico seja constituído de 78% de nitrogênio, este gás não pode ser usado por plantas e animais diretamente na forma gasosa. (Baseado em Trabalka, J. K. & Reichle, D. E. (eds) "The Changing Carbon Cycle: a global analysis"; Springer, Nova York, 1986). a) De que forma o nitrogênio pode ser absorvido e quais os organismos que contribuem para a sua transformação? - Principalmente na forma de nitratos - Bactérias

8 b) Por que uma das culturas utilizadas de forma intercalada é uma leguminosa? Explique a importância da rotação de culturas. As leguminosas apresentam associadas em suas raízes bactérias fixadoras de nitrogênio à condição de nitratos. Assim enriquecem o solo com este composto, tornando-o mais fértil. Fatores Ecológicos A presença e o sucesso de um organismo ou de um grupo de organismos dependem de um complexo de condições que podem ser adequadamente denominados de fatores ecológicos. Os fatores ecológicos influenciam direta ou indiretamente os seres vivos, sendo divididos em abióticos e bióticos. Exemplos de fatores abióticos: água, temperatura, ph, salinidade, elementos minerais disponíveis no solo ou na água, oxigênio dissolvido na água, iluminação, radiação ionizante. Exemplos de fatores bióticos: disponibilidade de alimento, coações ou fatores biológicos Todos esses fatores podem, isoladamente ou em conjunto, ser limitantes no sentido prejudicial, uma vez que se aproximando ou excedendo o limite de tolerância do organismo ou da população podem limitar o potencial biótico. Potencial biótico: capacidade que uma população ou organismo apresenta de crescimento quando as condições ambientais são ideais. As variações dos fatores ecológicos (abióticos e bióticos), por outro lado, podem atuar no sentido benéfico, a medida que regulam o crescimento das populações, impondo limites a este crescimento e impedindo a saturação do ambiente. As variações quantitativas de uma população dependem das taxas de natalidade(n), mortalidade(m), imigração(i) e emigração(e) que ocorrem na população ao longo do tempo. Uma população cresce quando: N + I > M + E Uma população decresce quando: M + E > N + I Fatores biológicos ou coações: consiste nas interações entre populações de duas espécies diferentes. Tais interações podem ser positivas(+), negativas(-) ou neutras(0). Interações negativas tendem a predominar em comunidades pioneiras ou em condições perturbadas.na evolução e desenvolvimento de ecossistemas, as interações negativas tendem a ser minimizadas em favor de simbiose positiva, que melhora a sobrevivência das espécies interativas. São exemplos de coações: 1. Caranguejo-eremita e anêmona-do-mar (protocooperação) 2. Rêmora que aproveita restos alimentares do tubarão, hienas que aproveitam restos alimentares dos leões(comensalismo). 3. Algas e fungos que formam os liquens, bactérias do gênero Rhizobium e raízes de plantas leguminosas, micorrizas(mutualismo). 4. Fungos que liberam antibióticos contra bactérias, algas pirrofíceas, do gênero Goniaulax, que liberam toxinas na água levando à morte peixes e crustáceos(marés vermelhas)(amensalismo) 5. Gavião que devora outros pássaros e roedores(predatismo). 6. Lombrigas que parasitam o intestino humano(parasitismo). A = potencial biótico B = conjunto dos fatores limitantes do ambiente C = crescimento populacional real Outros tipos de interações são as colônias e as sociedades, em que organismos pertencentes a uma mesma espécie vivem associados de maneira harmônica. Nas colônias os indivíduos se encontram unidos fisicamente e em intima divisão de trabalho, como por exemplo os corais. Nas sociedades os indivíduos apresentam divisão de trabalho, no entanto, não estão

9 unidos fisicamente, como por exemplo as abelhas, os cupins, as formigas. aurelia (gráfico B), quando estas espécies foram cultivadas no mesmo frasco. Exercícios propostos: 1. (UEL) Um professor recomendou a um aluno que fizesse uma observação cuidadosa em seu aquário considerando a água nele contida, o ar que estava sendo injetado, a luminosidade, a temperatura, o limo verde, as plantas aquáticas, os peixes, eventuais larvas e não se esquecesse dos organismos invisíveis a olho nu. Nessa recomendação, o professor fez menções a componentes abióticos e bióticos do ecossistema aquário, em número de, respectivamente: a) 4 e 5 b) 5 e 4 c) 6 e 3 d) 7 e 2 e) 8 e 1 2. (UFSCAR-2001) O gráfico apresenta dados relacionados à captura de lagartos e de pequenos mamíferos, de hábitos diurnos, nas dunas de uma restinga, em região tropical do Brasil, ao longo do dia Analisando os gráficos, responda: a) o que se pode dizer dos nichos ecológicos explorados pelas espécies de Paramecium constantes dos gráficos A e B? Ocupam nichos ecológicos distintos Gráfico A Ocupam o mesmo nicho ecológico Gráfico B (competição interespecífica) b) como se explicam os resultados das curvas de crescimento das espécies Paramecium caudatum e Paramecium bursaria (gráfico A), quando cultivadas no mesmo frasco? Ambas crescem segundo o potencial biótico de cada uma das espécies, uma vez que entre elas não há competição.. Responda. Qual das curvas, I ou II, representa a captura de lagartos? Justifique sua resposta I lagartos (pecilotérmicos) II mamíferos (homeotérmicos) 3. (UFRN-2001) Originário da Europa, o pardal se espalhou por todo o mundo, graças a sua grande capacidade de adaptação ao ambiente urbano. A importação dessa espécie para o Brasil trouxe conseqüências negativas para o meio ambiente, pois o rápido crescimento da população de pardais prejudicou a agricultura e contribuiu para a redução do número de aves nativas, como o tico-tico. Forneça duas explicações plausíveis para o fato de ter ocorrido o crescimento acelerado do número de pardais e, em conseqüência disso, a redução do número de tico-ticos. Ausência de predadores para os pardais e competição interespecífica destes com os ticoticos. 4. (UFSCAR-2000) Os gráficos mostram os resultados das curvas de crescimento das espécies Paramecium caudatum e Paramecium bursaria (gráfico A) e das espécies Paramecium caudatum e Paramecium 5. (ENEM-2001) Um produtor de larvas aquáticas para alimentação de peixes ornamentais usou veneno para combater parasitas, mas suspendeu o uso do produto quando os custos se revelaram antieconômicos. O gráfico registra a evolução das populações de larvas e parasitas. O aspecto BIOLÓGICO, ressaltado a partir da leitura do gráfico, que pode ser considerado o melhor argumento para que o produtor não retome o uso do veneno é: a) A densidade populacional das larvas e dos parasitas não é afetada pelo uso do veneno. b) A população de larvas não consegue se estabilizar durante o uso do veneno. c) As populações mudam o tipo de interação estabelecida ao longo do tempo.

10 d) As populações associadas mantêm um comportamento estável durante todo o período. e) Os efeitos das interações negativas diminuem ao longo do tempo, estabilizando as populações. 6. (UFRRJ-2001) O gráfico acima mostra o número de indivíduos de duas espécies que viviam juntas e foram separadas no momento indicado pela seta. Diante do ocorrido, que tipo de relação ecológica existe entre as espécies A e B? Justifique sua resposta. Protocooperação as duas espécies tiveram diminuídas as suas populações quando separadas, uma vez que neste tipo de interação as espécies são favorecidas em seus desenvolvimentos quando associadas. Sucessões Ecológicas O desenvolvimento do ecossitema ou, como é chamado mais freqüentemente, a sucessão ecológica envolve mudanças na estrutura de espécies e processos da comunidade ao longo do tempo. Quando não é interrompida por forças externas, a sucessão é bastante direcional e, portanto, previsível. Ela resulta da modificação do ambiente físico pela comunidade e de interações de competição e coexistência a nível de população, isto é, a sucessão é controlada pela comunidade, muito embora o ambiente físico determine o padrão e a velocidade de mudança, muitas vezes limitando também a extensão do desenvolvimento. Quando um novo território é aberto ou se torna disponível para a colonização, como por exemplo, depois de um fluxo de lava vulcânica, ou num campo agrícola abandonado ou numa represa nova, em geral se estabelece um processo de sucessão ecológica. No processo de sucessão ecológica, inicialmente a produtividade bruta (PPB) da comunidade é maior que a respiração(r) e prossegue em direção a uma condição mais equilibrada PPB = R. O estágio inicial de sucessão em uma comunidade é denominado estágio pioneiro, sendo constituído por organismos euriécios (organismos com grande capacidade de adaptação as mais diferentes condições ambientais). A sequência inteira de comunidades que se substituem umas às outras numa dada área chama-se estágios serais ou seres. O sistema estabilizado terminal é o clímax, o qual persiste, teoricamente até ser afetado por grandes perturbações. A sucessão em um substrato previamente desocupado, como por exemplo, um campo de lava vulcânica, é denominada uma sucessão primária, enquanto que aquela que começa num local anteriormente ocupado por uma comunidade, como por exemplo, uma floresta derrubada ou um campo agrícola abandonado, é denominada uma sucessão secundária. A medida que se sucedem os estágios do processo de desenvolvimento do ecossistema, aumentam a diversidade biológica, a biomassa, a velocidade de ciclagem de nutrientes, a duração e a complexidade dos ciclos vitais. Exercícios Propostos: 1. (UFUBERLÂNDIA-2001) Assinale a alternativa correta. a) A sucessão num ecossistema pode ser descrita como uma modificação em direção a uma grande diversidade e, conseqüentemente, a um número de nichos ecológicos muito maior. b) A sucessão secundária é aquela que leva a comunidade ao estágio de estabilidade bem alta (epístase), capaz de pronta resposta a modificações físicas, estágio de comunidade clímax. c) Acredita-se que a baixa estabilidade das comunidades clímax seja devida, basicamente, à sua grande diversidade de espécies. Muitas interações diferentes causam mudanças constantes na comunidade. d) No estágio inicial, do povoamento de uma área, ou seja, na sucessão primária, diminui a reciclagem de nutrientes e da biomassa total, pois muitas gramíneas são substituídas por árvores. 2. (UFLAVRAS-2000)O desenho ilustra o processo de sucessão em comunidades bióticas. Os componentes PB, PL e R representam: PB = Produtividade bruta PL = Produtividade líquida R = Respiração Se um agricultor diminuir o gasto energético das plantas, introduzindo adubos, água, mecanização agrícola, etc., o que acontecerá com R, PL e PB? A PL irá aumentar pois o consumo de energia na respiração irá diminuir.

11 3. (UFRJ-2002) No processo de sucessão ecológica, considerando os vegetais de um dado ecossistema, a relação produtividade primária/biomassa (P/B) se modifica ao longo do tempo. A produtividade primária, que é basicamente a incorporação de carbono orgânico através da fotossíntese, varia pouco durante o processo de sucessão. Comparando um ecossistema em início de sucessão ecológica com um ecossistema em fase avançada de sucessão, qual terá a menor relação P/B? Justifique sua resposta. 4. (UFRN-2002) As figuras a seguir representam a seqüência de eventos associados a uma queimada. Analisando a seqüência de eventos acima, responda às questões. a) Em que figuras estão INTENSIFICADOS o consumo e a produção de oxigênio e de gás carbônico? Por que isso ocorre? b) Considerando que, na figura 2, todos os microrganismos do solo foram extintos, explique de que forma o ciclo do nitrogênio fica prejudicado. c) Comparando as figuras 3 e 4, explique em qual delas se encontra a maior diversidade de animais. Poluição Existe, na natureza, um equilíbrio biológico entre todos os seres vivos. Assim, a poluição pode ser entendida como qualquer alteração no equilíbrio ecológico existente, a partir, principalmente de substâncias tóxicas introduzidas pelo homem no ambiente ou mesmo aquelas que ocorrem de maneira natural, completamente independentes de qualquer atividade humana. Os agentes poluentes são os mais variados possíveis e afetam a água, o ar, o solo, etc. POLUIÇÃO DO AR Os principais poluentes atmosféricos são: CO (monóxido de carbono), CO 2 (dióxido de carbono), SO 2 (dióxido de enxofre), NO 2 (dióxido de nitrogênio), o CFC. O CO 2 tem origem principalmente na combustão de petróleo e carvão mineral. Ele se liga de maneira irreversível à hemoglobina, ocupando o lugar do oxigênio. Em altas concentrações, prejudica a oxigenação do organismo, causando diminuição nos reflexos e da acuidade visual.pessoas com problemas cardíacos e circulatórios são as mais prejudicadas. O CO 2 representa cerca de 0,03% dos gases da atmosfera terrestre, no entanto tal percentagem vem aumentando significativamente desde meados do séc. XIX, devido a queima de combustíveis fósseis e dos desmatamentos feitos com queimadas. O EFEITO ESTUFA é um fenômeno natural que, em condições normais, mantém a Terra aquecida, e habitável. Ele é provocado por gases, especialmente o CO 2, cujo efeito é comparável ao vidro de uma estufa, que deixa entrar os raios de sol, mas impede que parte da radiação térmica (radiação infravermelha) seja irradiada de volta ao espaço. Uma maior concentração de CO 2 na atmosfera terrestre, levaria a uma maior retenção de raios infravermelhos e conseqüentemente a elevação da temperatura terrestre (entre 2 a 4 C nos próximos 30 anos). As conseqüências previstas são catastróficas, pois existe o risco de as calotas polares derreterem e ocasionarem um aumento do nível dos oceanos, provocando drásticas alterações climáticas. O SO 2 é produzido pela queima de combustíveis fósseis, provocando problemas no sistema respiratório, como bronquites e enfisema pulmonar. No ar, o SO 2 pode ser transformado em SO 3, que é muito mais irritante para as vias respiratórias. Em altas concentrações, os óxidos de enxofre levam os vegetais a perderem as folhas. Os óxidos de enxofre, na atmosfera, podem reagir com o vapor d água, produzindo ácido sulfúrico, que se precipita na forma de chuva ou de neve (CHUVA ÁCIDA). Essa chuva ou neve contendo ácidos provoca erosão de prédios e monumentos, além da destruição de florestas e, conseqüentemente, da fauna. O NO 2 é também produzido pela queima de combustíveis fósseis, e pode penetrar profundamente no sistema respiratório e dar origem a substâncias mutagênicas e carcinogênicas. Assim como o SO 2, o NO 2 ao reagir com o vapor d água atmosférico forma ácido (àcido nítrico e se precipita na forma de chuva ou neve (CHUVA ÁCIDA). O CFC ( clorofluorcarbono) é um dos componentes dos gases empregados pela indústria desde 1930 nos sistemas de refrigeração de geladeiras e aparelhos de ar condicionado, em aerossóis como propelentes e na

12 indústria de plásticos injetados. Por serem muito leves os CFCs vão para as camadas altas da atmosfera, onde destroem o ozônio (O 3 ) ou mesmo impedem a sua formação. Nas camadas altas da atmosfera, entre 12 e 50 Km de altitude, existe elevada concentração de ozônio. Esse gás envolve e protege o planeta da radiação ultravioleta, agindo como um verdadeiro filtro solar. Nos últimos 15 anos, os cientistas notaram o aparecimento de dois grandes buracos, isto é, regiões sem ozônio na atmosfera ( Pólo Sul e Pólo Norte), e creditam tal situação ao CFCs liberados na atmosfera pela indústria. A maior incidência de radiação ultravioleta na superfície da Terra, devido a DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO (FIG. 7), têm como conseqüência o aumento da mortalidade de algas do plâncton marinho, e o aumento de casos de câncer de pele. Figura 7 Em certas épocas do ano, principalmente no inverno, pode ocorrer um fenômeno atmosférico denominado INVERSÃO TÉRMICA, causado pela interposição de uma camada de ar quente entre camadas de ar frio em certa altitude. Em regiões com elevada concentração de poluentes atmosféricos, a camada de ar quente impede a dispersão dos poluentes, que ficam aprisionados junto à superfície, provocando aumento de casos de irritação das mucosas e problemas respiratórios. POLUIÇÃO DA ÁGUA E DO SOLO A poluição das águas constitui um dos mais sérios problemas ecológicos da atualidade. Uma forma comum de poluição das águas é o lançamento de dejetos humanos nos rios, lagos e mares. Sendo constituídos de resíduos orgânicos, principalmente matéria fecal, os esgotos domésticos provocam a contaminação microbiana da água e a eutrofização. Eutrofização : é o aumento da quantidade de nutrientes em meio aquático. Esse fenômeno pode ser provocado pelo lançamento de esgotos, resíduos industriais, fertilizantes agrícolas (fosfatos e nitratos) e pela erosão. Com o aumento de nutrientes na água, ocorre o desenvolvimento descontrolado de algas, em detrimento de outras espécies. Esse fenômeno conhecido como FLORAÇÃO DAS ÁGUAS, torna imprestável para o uso águas de reservatórios de águas potáveis, lagos e lagoas. Por apresentarem ciclo biológico relativamente rápido, as algas ao morrerem, aumentam a quantidade de matéria orgânica no meio, que passa a ser decomposta por bactérias aeróbicas, que consomem o O 2 da água, levando a morte dos organismos aeróbicos. Ocorre então uma rápida proliferação de bactérias anaeróbicas, que na decomposição da matéria orgânica liberam substâncias malcheirosas. A poluição por resíduos não biodegradáveis, como detergentes, petróleo, agrotóxicos, também denominados de compostos recalcitrantes ou biologicamente resistentes, provoca o acúmulo de substâncias tóxicas na água e no solo que geram sérios riscos aos seres vivos. Os agrotóxicos, como o DDT; e metais pesados, como chumbo, zinco, mercúrio, são mutagênicos e carcinogênicos, sendo cumulativos ao longo das cadeias alimentares, aumentando a sua concentração de um nível trófico para outro. Problemas de proporções preocupantes tem ocorrido com mercúrio utilizado por garimpeiros para a separação de ouro em garimpos de rios da Amazônia e da região Centro- Oeste do Brasil. Uma alternativa ao uso de agrotóxicos na agricultura é a utilização de controle biológico de pragas. O LIXO URBANO No lixo de uma cidade estão presentes, fundamentalmente, restos de comida e objetos feitos de plástico, vidro, metal e papel. Composição média do lixo da cidade de São Paulo: 60% restos de comida, 14% papel e papelão, 12% plásticos, 4% metais, 2% vidros, 8% outros materiais( trapos, couros, terra, pedras, etc.) Há basicamente três maneiras de descartar o lixo de uma cidade: lixão, aterro sanitário e incineração. O lixão é o método mais barato, no entanto é aquele que provoca maior dano ao ambiente, uma vez que permite o aparecimento de ratos, baratas, moscas nas regiões próximas a ele, mau cheiro devido a decomposição da matéria orgânica, contaminação do solo e do lençol freático por microorganismos que se infiltram com o chorume (líquido produzido no processo de decomposição).

13 Um método mais sensato de destino final de resíduos urbanos é a reciclagem, que consiste no reaproveitamento do plástico, do metal do vidro e do papel que vão para o lixo e a compostagem, que consiste na transformação dos restos alimentares em adubos orgânicos. Exercícios Propostos 1. (FUVEST 2002) Um importante poluente atmosférico das grandes cidades, emitido principalmente por automóveis, tem a propriedade de se combinar com a hemoglobina do sangue, inutilizando-a para o transporte de gás oxigênio. Esse poluente é o a) dióxido de carbono. b) dióxido de enxofre. c) metano. d) monóxido de carbono. e) ozônio. 2. (UFES- 2001)Sobre o tema abordado pelo chargista foram feitas as seguintes proposições: 3. (UFPE-2001) O acúmulo de CO 2 na atmosfera constitui um dos fatores que provoca o conhecido "efeito estufa". Com relação a esse efeito é INCORRETO afirmar que: a) Além do gás carbônico, o metano e o óxido nitroso também contribuem para o efeito estufa. b) A queima de combustíveis fósseis tem provocado aumento da taxa de gás carbônico do ar. c) Fruto da atividade humana, a adubação com nitratos tem como ação nociva principal a liberação de CO 2 para a atmosfera. d) A concentração de gás metano na atmosfera vem crescendo e, entre outros fatores, isto é devido à maior produção de lixo. e) Parte da radiação solar que atinge a superfície terrestre é reirradiada sob a forma de radiação infravermelha e esta é refletida por certos gases atmosféricos. 4. (MACKENZIE-2002) O acúmulo de nutrientes na água desencadeia o fenômeno chamado EUTROFIZAÇÃO, que causa desequilíbrios ecológicos e mata numerosos organismos por meio de uma série de acontecimentos, abaixo citados. 1 - Proliferação de bactérias aeróbicas. 2 - Decomposição anaeróbica e produção de gases tóxicos. 3 - Queda na taxa de oxigênio. 4 - Proliferação e morte de algas. 5 - Morte dos seres aeróbicos. I - A camada de ozônio (O 3 ) age como um verdadeiro "filtro solar", protegendo a superfície do planeta da radiação ultravioleta emitida pelo sol. II - A destruição da camada de ozônio é conseqüência da liberação de gazes do tipo CFCs (clorofluorcarbonos) para a atmosfera, o que facilita a passagem da radiação infravermelha. III - A alta incidência de radiação ultravioleta, através dos "buracos" na camada de ozônio, leva ao aumento dos casos de câncer de pele, cegueira em pessoas e animais, além de prejuízos ao sistema imunológico. IV - Em certas épocas do ano (setembro e outubro), o "buraco" na camada de ozônio localizado no continente Antártico aumenta, o que resulta na morte de enormes quantidades de seres fotossintetizantes da comunidade planctônica, comprometendo toda a vida animal da região. Dessas proposições, somente são CORRETAS a) I e III. b) II e IV. c) I, III e IV. d) I, II e III. e) II, III e IV. A seqüência correta desses acontecimentos é: a) 4, 1, 3, 5 e 2 b) 1, 3, 4, 2 e 5 c) 2, 1, 3, 4 e 5 d) 4, 5, 3, 2 e 1 e) 2, 1, 5, 3 e 4 5. (ENEM-2001) Uma região industrial lança ao ar gases como o dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio, causadores da chuva ácida. A figura mostra a dispersão desses gases poluentes. Considerando o ciclo da água e a dispersão dos gases, analise as seguintes possibilidades:

14 I. As águas de escoamento superficial e de precipitação que atingem o manancial poderiam causar aumento de acidez da água do manancial e provocar a morte de peixes. II. A precipitação na região rural poderia causar aumento de acidez do solo e exigir procedimentos corretivos, como a calagem. III. A precipitação na região rural, embora ácida, não afetaria o ecossistema, pois a transpiração dos vegetais neutralizaria o excesso de ácido. Dessas possibilidades, a) pode ocorrer apenas a I. b) pode ocorrer apenas a II. c) podem ocorrer tanto a I quanto a II. d) podem ocorrer tanto a I quanto a III. e) podem ocorrer tanto a II quanto a III. 6. (UFPB-2001) Neste ano, o buraco na camada de ozônio, que aparece periodicamente sobre a Antártica, está maior, atingindo 28,5 milhões de quilômetros quadrados. Localizada ao sul do Chile, a cidade de Punta Arenas está situada sob a área de abrangência do buraco na camada de ozônio. Por esta razão, seus habitantes foram alertados a não sair de casa quando o sol estiver a pino, devendo usar mangas compridas, óculos escuros e chapéu. (Adaptado de VEJA Buraco não, buracão de 18/10/2000). a-) Qual a importância da camada de ozônio para o planeta? b-) Qual a causa da destruição da camada de ozônio? c-) Cite uma razão para a recomendação feita à população de Punta Arenas. 7. (UFPB-2002) Os ecossitemas, tanto naturais quanto aqueles criados pelo homem, sofrem constantes modificações, apresentando flutuações nas densidades populacionais que podem afetar a estrutura e o funcionamento desses sistemas. Estas flutuações tendem a se tornar menos intensas em comunidades mais maduras, proporcionando maior estabilidade ambiental. A manutenção dessa estabilidade está diretamente relacionada com a sua diversidade, tanto biológica, física ou química quanto com a capacidade de assimilação dos impactos naturais ou antrópicos. a-) Explique dois tipos de interferências humanas que estão afetando a estabilidade ambiental. b-) Qual a importância da biodiversidade para a manutenção da estabilidade, do ponto de vista do fluxo de energia.