Gestão Ambiental. Objetivos. Objetivos: Conceitos Básicos de Ecologia e os Ciclos Biogeoquímicos. Profa. Lígia Rodrigues Morales

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1 Gestão Ambiental Profa. Lígia Rodrigues Morales Conceitos Básicos de Ecologia e os Ciclos Biogeoquímicos Objetivos Conhecer as principais estruturas de um ecossistema, assim como a importância de sua dinâmica para a estabilidade da Biosfera e para a conservação ambiental. Entender o processo básico de ciclagem de elementos químicos essenciais para a vida que ocorre na natureza; Objetivos: Entender, em cada ciclo, as interrelações entre biosfera, hidrosfera, litosfera e atmosfera; Entender o processo básico de ciclagem da água e do carbono; Compreender o efeito da interferência humana nesses ciclos.

2 Ecossistema O Ecossistema é a unidade básica no estudo da ecologia Num ecossistema, o conjunto dos seres vivos interage entre si e com o meio natural de maneira equilibrada, através da ciclagem da matéria e do uso eficiente da energia solar Ecossistema Logo, um ecossistema é sempre constituído por um fator biótico e outro abiótico. -Fator Biótico: representado pelos seres vivos e que também pode ser chamado de biocenose ou biota. Ex: fungos, animais, plantas, protozoários, bactérias, vírus. - Fator Abiótico: também chamado de biótopo, é representado por todos os elementos necessários para as atividades dos seres vivos, como a água, o solo, as rochas, a temperatura, a luz, os minerais, umidade, vento, ph, etc. Fatores Bióticos

3 Fatores Abióticos Exemplos de Ecossistemas O habitat é o local ocupado pela espécie e é onde ela encontra tudo que necessita para sua sobrevivência. O habitat é chamado de endereço da espécie. Já nicho ecológico é a função que uma espécie desempenha no ambiente e suas relações com as demais espécies; é a descrição do seu modo de vida: como este ser vivo faz seu ninho, de quê se alimenta, se tem hábito noturno ou diurno, se é decompositor, se é produtor, como atrai seu parceiro, sua taxa de metabolismo e crescimento, etc.

4 Espécies que ocupam ou desempenham nichos semelhantes, em regiões distintas, são denominadas de equivalentes ecológicos. Uma característica fundamental dos ecossistemas é a homeostase, ou seja, é o estado de equilíbrio dinâmico por meio de mecanismos de autocontrole e auto-regulação, os quais entram em ação assim que ocorre qualquer mudança. A população é o conjunto de organismos da mesma espécie, que ocupam uma determinada área na mesma unidade de tempo. Em um ecossistema, encontramos a comunidade, que é denominada como o conjunto de todas as populações presentes numa determinada região. Unindo todas as comunidades e seus respectivos ecossistemas de todo o planeta, temos a Biosfera ou Ecosfera, que é definida como porção da Terra que contém vida. Biosfera Ecossistema Comunidade População Indivíduo

5 Porém, quando estas mudanças são profundas e por longo tempo, causadas pela ação do homem, o meio não consegue absorver essas mudanças, surgindo então um desequilíbrio ou impacto ecológico. Resiliência é o termo usado para designar a capacidade que um ecossistema tem de se recuperar após sofrer um desequilíbrio. Uma cadeia alimentar, representa o fluxo contínuo de energia e matéria entre os seres vivos em um ecossistema. Numa cadeia alimentar encontramos seres : Produtores; Consumidores; Decompositores. capim Cadeia Alimentar produtor grilo consumidor primário sapo gavião consumidor quaternário consumidor secundário cobra consumidor terciário

6 Quando ocorrem várias cadeias alimentares se entrelaçando, chamamos de teia alimentar. Um certo elo da cadeia transfere para o elo seguinte apenas cerca de 10% da energia útil que recebeu. Ou seja, a energia apresenta um fluxo decrescente ao longo da cadeia alimentar. Quanto mais distante o nível trófico estiver dos produtores, menor será a disponibilidade de energia que este recebeu.

7 Podemos representar uma cadeia alimentar na forma de Pirâmides Tróficas. Nelas pode-se visualizar a quantidade de energia, de matéria orgânica ou de indivíduos disponíveis em cada nível trófico. Pirâmides de Número, Biomassa e Energia Amplificação Biológica ocorre quando há um aumento de concentração de poluentes ao longo da cadeia alimentar. Isso ocorre porque: é necessário um grande número de elementos do nível trófico anterior para alimentar um determinado elemento do nível trófico seguinte; o poluente considerado é recalcitrante ou de difícil degradação; o poluente é lipossolúvel e biocumulativo.

8 Amplificação Biológica DDT cobra consumidor terciário sapo consumidor secundário besouro consumidor primário capim produtor Intervalo Os Ciclos Biogeoquímicos Antoine-Laurent de Lavoisier considerado o criador da química moderna, ficou célebre por seu enunciado do princípio da conservação da matéria: Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.

9 Qualquer componente de um ecossistema pertence a uma das quatro grandes divisões: biosfera, litosfera, hidrosfera e atmosfera. A litosfera é composta pela camada sólida mais externa do planeta, constituída por rochas e solo, pode ser também chamada de crosta terrestre. A atmosfera é a camada de gases que envolve o planeta. A hidrosfera é composta por toda água livre do planeta, compreendendo todos os rios, lagos, lagoas, mares, águas subterrâneas, águas glaciais, lençóis de gelo e vapor de água. A biosfera compreende toda a parte viva do planeta. Todas estas divisões estão intimamente relacionadas entre si. Um ciclo biogeoquímico corresponde ao ciclo completo de um elemento químico, através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera. É isso que diz cada parte da palavra biogeoquímico: bio, porque envolve a vida; geoquímico, pois está diretamente relacionado com a composição química da Terra e na troca entre suas divisões.

10 respiração e outras emissões gasosas Comunidades terrestres biótico tomada Solo Atmosfera precipitação e outras entradas incorporação incorporação sedimentação Comunidades Aquáticas respiração & outras emissões gasosas biótico tomada intemperismo Rochas Sedimentos Oceânicos Soerguimento geológico Para compreender melhor, consideremos as perguntas: 1.De onde vêm os nutrientes que o ecossistema utiliza? 2.O que acontece com os nutrientes dentro do ecossistema? 3.O que acontece com os nutrientes quando eles deixam o ecossistema? 4.Quando os nutrientes ciclam através do ecossistema, como eles voltam? 5.Qual a velocidade de troca de nutrientes entre os diferentes compartimentos? Os ciclos podem ser classificados em dois tipos básicos: Reservatório gasoso, com ciclagem mais rápida (hidrosfera ou atmosfera); Reservatório sedimentar, com ciclagem mais lenta (litosfera ou crosta terrestre)

11 Dos 92 elementos químicos conhecidos na natureza, cerca de 40 são essenciais para a manutenção da vida. Os elementos são classificados como: macronutrientes encontrados em maior quantidade na matéria viva: o carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre, cálcio, sódio, magnésio e potássio, que juntos correspondem a 95% da matéria viva. micronutrientes encontrados em maior quantidade na matéria viva: ferro, manganês, cobre, zinco, boro, silício, molibdênio, cloro, vanádio, cobalto, selênio, cromo, níquel, flúor, iodo e estanho. Todos estes elementos são continuamente reciclados na natureza, embora se conheça em detalhes apenas alguns ciclos. Ciclo da Água Componente mais abundante da matéria viva, a água é necessariamente reciclada, para garantir a vida no planeta. Existe uma imensa quantidade de água na superfície terrestre : cerca de cinco quatrilhões de toneladas, sendo o oceano o seu maior reservatório. Os principais processos envolvidos no ciclo da água são : Precipitação, Evaporação e Transpiração e todos envolvem o calor do sol.

12 O vapor de água na atmosfera do planeta, que forma as nuvens, por exemplo, é essencial para a manutenção da vida na Terra. Isso porque, em conjunto com outros gases, como dióxido de carbono, metano, óxido nitroso e ozônio, a água também é responsável pelo efeito estufa, hoje lembrado apenas como vilão do aquecimento global. A radiação solar que chega ao solo é absorvida e, em seguida, emitida novamente na forma de radiação infravermelha. Essa radiação se perderia no espaço se não fosse pela presença das nuvens, em conjunto com estes outros gases, que absorvem e reemitem de volta a radiação infravermelha (o calor) para a superfície da Terra.

13 Efeito Estufa Intervalo O problema atual com o efeito estufa é que está ocorrendo um aumento da emissão de gases. Esses gases estão absorvendo calor além do necessário para manter a temperatura da Terra e permitir a existência das todas formas de vida que conhecemos. Dentre os exemplos de gases emitidos estão o dióxido de carbono - proveniente da queima de combustíveis fósseis - e o metano, liberado pela decomposição de lixo e pelo gado e outros animais que criamos.

14 Efeito Estufa Uma conseqüência direta do aquecimento global será o derretimento das calotas polares e do gelo das montanhas, liberando para os rios e oceanos a água presa no segundo maior compartimento; Outra conseqüência é a alteração do ciclo da água, das correntes oceânicas e conseqüentemente do clima da Terra como um todo. Ciclo do Carbono O elemento químico carbono é o quarto elemento mais abundante na Terra e é um dos constituintes básicos da vida. Ele existe em todas as substâncias orgânicas: desde o DNA, carboidratos, proteínas, gorduras, até os combustíveis fósseis.

15 Seu ciclo é dividido em duas fases: o ciclo biológico, que é relativamente rápido, com renovação do carbono atmosférico a cada 20 anos e o ciclo geológico, extremamente lento, com tempo de renovação contado em milhões de anos. O ciclo biológico do Carbono envolve principalmente os processos de fotossíntese e respiração. A fotossíntese usa a energia solar para, a partir de dióxido de carbono, sintetizar oxigênio e açúcares, como a glicose, substância altamente energética. Os animais, as plantas e os fungos utilizam os açúcares, assim produzidos, como fonte de energia, liberando parte da energia presa nestas ligações através da respiração celular. Fotossíntese 6CO2 + 12H2O clorofila clorofila C6H12O6 + 6O2 + 6H2O gás água luz glicose gás água Carbônico oxigênio Respiração Celular C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energia glicose gás gás água (38 ATPs) oxigênio carbônico

16 A decomposição, que representa a respiração de microrganismos como bactérias e fungos, também devolve dióxido de carbono à atmosfera. O ciclo geológico do carbono tem como seu maior reservatório a litosfera. Encontra-se armazenado em rochas calcárias, em sua maioria, mas também em combustíveis fósseis. O dióxido de carbono, presente na atmosfera, combina-se com a água formando ácido carbônico (H2CO3). Este ácido reage com o cálcio preso nas rochas e acaba formando carbonato de cálcio (CaCO3). Este carbonato de cálcio dissolvido na água, acaba chegando aos oceanos e pode ser capturado pelos organismos para a construção de envoltórios e conchas ou depositar-se no fundo do oceano.

17 A maioria dos organismos que capturam este carbonato é microscópica, mas esses microorganismos são tão abundantes que podem ser vistos em imagens de satélites. litoral da Inglaterra numa foto de satélite, onde a parte mais clara corresponde os microorganismos Emiliania huxleyii

18 Com a morte destes bilhões de microorganismos, seus envoltórios se depositam no fundo dos oceanos. Após milhares de anos, podem formar rochas sedimentares calcárias. Em milhões de anos também, essas rochas calcárias podem se mover para camadas mais profundas, com altas pressões e temperaturas, transformando-se em magma e liberando CO2 através de erupções vulcânicas. O carbono preso no petróleo, carvão e gás natural também estava dentro desta escala geológica do ciclo do carbono, com liberação ocorrendo naturalmente em milhões de anos, Há cerca de 200 anos, passamos a usá-los como combustíveis e a liberar para a atmosfera um estoque de dióxido de carbono, resultante da queima desses combustíveis, que não estaria disponível de outra forma. Os incêndios naturais e provocados, assim como a decomposição de biomassa morta, são outros elementos do ciclo rápido e que também adicionam CO2 para a atmosfera.

19 Boa semana! Profa. Lígia Rodrigues Morales Referência de imagens Todas as imagens pertencem ao banco de imagens.