PARTE 1 : ECOLOGIA DEFINIÇÕES:

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1 PARTE 1 : ECOLOGIA DEFINIÇÕES: Ecossistema: conjunto de seres vivos que interagem entre si e com o meio onde habitam, de forma equilibrada através da reciclagem de matéria e do uso eficiente da energia solar Biótopo: meio natural que dá suporte aos seres vivos Biocenose: conjunto de seres vivos Ecossistema = biótopo + biocenose (sistema estável, equilibrado e auto-suficiente, apresentando as mesmas características topográficas, climáticas, botânicas, zoológicas, hidrológicas e geoquímicas). Habitat: local ocupado pela espécie, endereço de uma espécie ou indivíduo Nicho: profissão da espécie ou indivíduo (necessário conhecer suas fontes de energia e alimento, suas taxas de crescimento e metabolismo, seus efeitos sobre os outros organismos e sua capacidade de modificar o meio em que vive) Equivalente ecológico: espécies que ocupam nichos semelhantes em regiões distintas Todo ecossistema procura um estado de equilíbrio dinâmico ou homeostase, através de mecanismos de autocontrole e auto-regulação que entram em ação assim que ocorra qualquer mudança. 1

2 Entre a mudança e o acionamento dos mecanismos de autoregulação existe um tempo de resposta. Este mecanismo homeostático só é efetivo para modificações naturais. Em modificações artificiais impostas pelo homem, por serem relativamente violentas e continuadas, este mecanismo não é efetivo, não consegue absorver tais mudanças e ocorre o impacto ecológico no meio. Biomassa: quantidade total de matéria viva num ecossistema RECICLAGEM DE MATÉRIA E FLUXO DE ENERGIA Autótrofos: seres capazes de sintetizar seu próprio alimento. Subdivide-se em: a) quimiossintetizantes cuja fonte de energia é a oxidação de compostos inorgânicos e, b) fotossintetizantes utilizam a energia solar como fonte de energia. Reação de fotossíntese: 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 Heterótrofos: seres incapazes de sintetizar seu alimento e que, para obtenção de energia, utilizam-se do alimento sintetizado pelos autótrofos. Ex.: animais herbívoros. O fluxo de energia no ecossistema dá-se por diversos níveis de seres vivos. 2

3 Os vegetais fotossintetizantes absorvem a energia solar, armazenando-a como energia potencial na forma de compostos químicos altamente energéticos constituintes dos alimentos. Os animais herbívoros consomem os vegetais absorvendo a energia neles contida por meio do processo respiratório. E assim por diante (carnívoros). Reação de respiração: C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O ENERGIA SOLAR Sol: gigantesco reator de fusão nuclear onde continuamente se processam reações de fusão entre átomos de hidrogênio originando átomos de hélio e liberando energia em forma de ondas eletromagnéticas. Essa radiação tem um espectro de comprimentos de onda que abrange desde valores extremamente pequenos (raios X e gama) até valores elevados (ondas de rádio). Entretanto 99% da energia total encontra-se na região do espectro compreendida entre 0,2µ e 4µ (radiações visíveis). Efeitos conhecidos. Os efeitos das radiações de ondas curtas ou muito curtas ainda não são conhecidos. Acredita-se que tem efeito mutagênico e carcinogênico. 3

4 REFLEXÃO E ABSORÇÃO A superfície terrestre recebe radiações visíveis, pequena quantidade de ultravioleta, infravermelho e ondas de rádio. Dessa energia incidente uma pequena parcela é utilizada pelos vegetais e potencializada (por fotossíntese) em alimento. As radiações UV são absorvidas pela camada de ozônio (letal quando incidido com grande intensidade). As radiações visíveis e infravermelho são em grande parte absorvidas nas camadas intermediárias da atmosfera pela poeira e vapor d água, contribuindo para o aquecimento do ar. Uma outra parte da energia incidente é refletida pelas nuvens e outras partículas no ar, volta ao espaço e torna-se perdida para a Terra (albedo). Medida da capacidade de refletir a luz de um dado material. A radiação remanescente chega à superfície terrestre em forma de luz direta ou difusa: 10% de radiação UV, 45% de radiação visível e 45% de infravermelho. A dispersão é causada pelas moléculas gasosas da atmosfera (conferindo a cor azul ao céu) e pelas partículas sólidas em suspensão (conferindo à cor branca ao céu). ENERGIA E VIDA NA TERRA Incidência luminosa influi no clima da Terra e consequentemente na vida no globo. 4

5 Influências indiretas da radiação solar: - Divisão do ano em estações, ditada pela maior ou menor intensidade com que a energia solar alcança a superfície da região estudada. - Criação de regiões quentes e frias, de baixa e alta pressão respectivamente. Esta diferença de pressão faz com que as massas de ar de regiões de alta pressão (áreas anticiclonais) desloquem-se para regiões de menor pressão (áreas ciclonais) ocasionando chuvas. Influências diretas da luz solar: Descontadas todas as perdas inerentes a qualquer processo de transferência de energia, a energia absorvida da radiação solar armazenada em forma de moléculas orgânicas complexas que serão, quando necessário, transformadas em moléculas mais simples liberando energia (respiração aeróbia ou anaeróbia). CADEIAS ALIMENTARES Definição: caminho seguido pela energia no ecossistema desde os vegetais fotossintezantes, passando por uma série de organismos que sucessivamente deles se alimentam e servem de alimento para os outros. Nível trófico: composto por organismos que apresentam tipo semelhante de nutrição Produtores: são os responsáveis pela produção de todo o alimento que mantém o ecossistema (algas e plantas). 5

6 Consumidores primários: animais que se alimentam de plantas (herbívoros) Consumidores secundários: carnívoros que se alimentam diretamente de herbívoros Consumidores terciários: carnívoros que se alimentam de consumidores secundários e assim sucessivamente. Seres onívoros: alimentação variada (homem) Decompositores: microrganismos (bactérias e fungos) que obtém alimento decompondo a matéria orgânica contida em restos de seres vivos. O conhecimento das cadeias alimentares permitirá aos humanos agir sobre elas em seu benefício de forma ordenada. Levando ao combate mais efetivo de pragas, através da incorporação à cadeia alimentar de predadores naturais. PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA Produtividade bruta: quantidade de material produzido pela fotossíntese num período fixo de tempo Produtividade líquida: produtividade bruta energia potencial acumulada para auto-manutenção (para suas atividades físicas, crescimento, formação de elementos reprodutivos, etc) Pesquisadores tem calculado que apenas 10% do alimento consumido por um herbívoro é aproveitado. Desses 10%, parte será degradada para a obtenção de energia e parte 6

7 será incorporada como matéria constitutiva do corpo dos animais. SUCESSÃO ECOLÓGICA É o desenvolvimento de um ecossistema desde sua fase inicial até a obtenção de sua estabilidade e do equilíbrio entre seus componentes. A primeira comunidade que se instala é denominada comunidade pioneira (ex.: liquens) e a comunidade com a qual termina a sucessão é denominada comunidade clímax. À medida que se avança na sucessão ecológica a taxa respiratória aumenta, levando a uma redução na produtividade líquida do ecossistema. A produtividade bruta também cresce mas num ritmo menos acelerado. Por sua vez, os ciclos de nutrientes, como nitrogênio, fósforo e cálcio tendem a se fechar aumentando a independência do ecossistema em relação ao meio externo, tendo os decompositores papel de grande importância em tais comunidades. Essa sucessão de comunidades vai criando um ambiente com condições cada vez mais estáveis. Ex.: Sucessão ecológica num campo de cultura abandonado, em uma região onde anteriormente havia uma floresta: campo arbustos mata intermediária mata original 7

8 AMPLIFICAÇÃO BIOLÓGICA Assimilação pelo organismo de compostos químicos (poluentes na água, p. ex.) através da síntese dos tecidos e gorduras. - é necessário um grande número de elementos do nível trófico anterior para alimentar um determinado elemento do nível trófico seguinte - o poluente considerado deve ser recalcitrante ou de difícil degradação - o poluente considerado deve ser lipossolúvel Ex.: inseticida DDT e mercúrio BIOMAS Grandes comunidades climácicas (isto é, que atingiram o clímax), adaptadas a diferentes regiões do planeta. Ecossistemas aquáticos: Subdivididos em dois tipos: água doce e água salgada. - Água doce: concentração de sais dissolvidos até 0,5g/l - Água marinha: concentração de sais dissolvidos até 35g/l Plâncton : são os organismos em suspensão na água sem meios de locomoção própria, acompanham as correntes aquáticas (algas) Bentos : são os organismos que vivem na superfície sólida submersa, podendo ser fixos ou móveis Nécton : são os organismos providos de meio de locomoção própria (peixes). 8

9 a) Ecossistemas de água doce: - Lagos Origem: vulcânica e tectônica Produtividade decresce à medida que a profundidade aumenta. Os lagos podem ser oligotróficos (de baixa produtividade, profundos e geologicamente jovens) e eutróficos (lagos envelhecidos). - Rios Ecossistemas abertos. Fatores que influenciam o povoamento dos cursos d água : velocidade da corrente, temperatura, oxigenação, composição química das águas. b) Oceanos Grande influência nas características climáticas e atmosféricas da Terra. Importante papel nos ciclos minerais, depositados próximos aos continentes. Definição de duas zonas distintas: Eufótica e Afótica Eufótica: a 200 m de profundidade em média, é onde ocorre a fotossíntese nos oceanos. Afótica: profundidades maiores que 200 m, onde habitam animais adaptados à ausência de claridade, possuindo olhos super desenvolvidos em algumas espécies e atrofiados em outras, sentidos mais aguçados e dotados de órgãos luminescentes para atrair as presas. 9

10 c) Estuários Corpo d água litorâneo semi-fechado com livre acesso para o mar, e onde as águas marinhas se misturam com a água doce proveniente do continente em pontos de desembocaduras de rios e baias costeiras, podendo ser considerado zona de transição entre água doce e a salgada com características próprias. Ecossistemas Terrestres: Presença de grandes vegetais providos de raízes que são os principais produtores do meio terrestre. Fornecem abrigo a outras espécies e desempenham papel importante na modificação do solo e clima. Organismos estritamente autótrofos (luz + nutrientes minerais). Decompositores no meio terrestre são basicamente constituídos por fungos e bactérias. As montanhas representam importante papel na distribuição de chuvas pelas diversas regiões (barramento de ventos). Caso típico do nordeste brasileiro. Tundra: ausência de árvores e solo esponjoso e acidentado. Pouca profundidade, solo permanentemente congelado. Floresta de coníferas: vegetação pouco diversificada, predominantemente pinheiros e coníferas. Clima frio. Florestas temperadas: clima moderado com inverno bem definido, precipitação abundante e distribuída. Vegetação baixa, do tipo arbustos. 10

11 Florestas tropicais: precipitação elevada e distribuída ao longo de todo ano, associadas à altas temperaturas, resultando em umidade do ar bastante elevada. Grande número de espécies: flora (caracterizada por árvores de grande porte e espessa folhagem) e fauna (biocenose antiga e ausência de mudanças climáticas). Abundância de alimentos e grande diversidade de habitats, permitindo a formação de diversos nichos ecológicos. Campos: vegetação herbácea e rasteira. Subdivide-se em: estepe (gramíneas) e savana (arbustos e pequenas árvores). Herbívoros de grande porte e grandes carnívoros. Desertos: vegetação rara e espaçada, solo nu. Regiões de baixas precipitações. RELAÇÕES ECOLÓGICAS As interações entre os seres vivos que ocorrem tanto entre membros de mesma espécie (interações intra-específicas) como entre membros de espécies distintas (interações interespecíficas) são denominadas de relações ecológicas na biocenose. Duas espécies que habitam uma mesma região podem ter influência, uma sobre a outra: negativa, positiva ou nula. Isso ocorre em relações intra-específicas e interespecíficas. Sendo: Negativas: quando resultam em prejuízos para alguns indivíduos que interagem; 11

12 Positivas: quando resultam em vantagens ao menos para um dos participantes da relação Neutra: quando não trazem nem benefício e nem prejuízo para os indivíduos que dela participam. a) Principais relações interações intra-específicas a. 1.) Competição A competição intra-específica manifesta-se nas mais diversas formas: plantas competem por água, por espaço, por luminosidade; animais competem por parceiros de reprodução, por espaço, por alimento, etc. Levando-se em conta a espécie como um todo, a competição pode ser considerada benéfica porque constitui a principal força limitadora do tamanho das populações em uma comunidade. a.2.) Associação Em certos casos, os membros de uma colônia ou sociedade são tão interdependentes que parecem constituir um único organismo. Ex.: As sociedades das formigas e das abelhas. Uma sociedade de abelhas pode reunir cerca de 50 mil indivíduos altamente socializados e que não conseguem viver isoladamente. As funções dos indivíduos são bem definidas: certas operárias localizam as flores, outras operárias fabricam os 12

13 favos de cera e o mel, outras fazem a limpeza geral, outras servem de guardiãs da colmeia. A rainha é uma abelha fêmea cuja única função é reproduzirse, dando origem a outros indivíduos na colmeia. E os zangões são machos que têm a função de fecundar a rainha durante o vôo nupcial. a.3) Canibalismo Quando um ser se alimenta de outro da mesma espécie. Este fato pode ser observado entre determinadas espécies de aranhas. A fêmea, após a cópula, mata e devora o macho. Pode ser observado também quando existe um desequilíbrio populacional (excesso de animais) provocando falta de nutrientes ou alimento b) Interações interespecíficas Competição (-/-) : Gado e gafanhoto disputam o capim de um mesmo pasto. Amensalismo (0/-) : Fungos liberam uma substância que ataca bactérias que venham a competir com eles por alimento. Cooperação (-/-) : Carangueijo Pagurus carrega uma concha para proteger a sua cauda delicada e a anêmona do mar vive sobre a concha. Mutualismo ou simbiose (+/+) : Cupim e certos protozoários microscópicos que habitam o seu intestino. Os cupins alimentam-se de madeira mas são incapazes de digerir seu principal constituinte, a celulose. 13

14 Comensalismo ou inquilinismo (+/0) : Associação da rêmora e o tubarão. A rêmora possui uma ventosa com a qual se prende à região ventral dos tubarões. Herbivorismo (+/-) : animais herbívoros e plantas. Parasitismo (+/-) : Uma espécie parasita associa-se a outra (hospedeira) causando-lhe prejuízos por se alimentar à sua custa. Ex.: pulgões e plantas. Predatismo (+/-) : Espécie animal (predador) que se alimenta de membros de outra espécie animal (presa). ALTERAÇÕES BIÓTICAS NA ESTRUTURA DOS ECOSSISTEMAS Introdução de novas espécies: Figo da índia (da América do Sul) Uma única planta foi introduzida em 1839 na Austrália. No final do século seus descendentes cobriram uma superfície estimada em 4 milhões de hectares. Em 1920, a cactácea já ocupava uma superfície 6 vezes maior. Então em 1925, uma pequena borboleta Cactoblastis cactorium foi utilizada para o combate aos cactos. As larvas se alimentavam do caule destas plantas. Aguapé (da América do Sul) Foi introduzida em diversas regiões do mundo como planta ornamental de lagos e jardins. No entanto, a espécie escapou deste eio limitado onde foi introduzida, colonizando ambientes selvagens. 14

15 Coelho (de Regiões Mediterrâneas) Em 1859, 24 casais de coelhos foram levados à Austrália e soltos na natureza. Na Europa, o tamanho da população de coelhos é controlado por seus inúmeros predadores e parasitas. Na Austrália encontraram um ambiente muito favorável e tornaram-se praga causando prejuízos incalculáveis para a economia local. Em 1950, introduziram um vírus causador de uma doença de coelhos (mixomatose). E transmitido por mosquitos sugadores de sangue. Como a população de coelhos era enorme, o vírus espalhou-se rapidamente causando uma mortalidade estimada em quase 99%. Com a diminuição da população de coelhos, diminuiu a população de vírus e a transmissão da doença decaiu. Os coelhos não foram totalmente eliminados pelos vírus mas entraram em equilíbrio com ele. Assim como esses, existem dezenas de outros exemplos de introdução de espécies alienígenas que causaram e tem causado gravíssimos problemas de desequilíbrio ecológico em diversas regiões do mundo. Extinção de espécies: Assim como a introdução de novas espécies, a extinção também pode causar sérios distúrbios no equilíbrio de um ecossistema. Espécies se extinguem por processos naturais. Isso vem acontecendo no planeta desde a origem dos primeiros seres vivos. Ex.: Dinossauros. Mas ao praticar a caça indiscriminada, devastar florestas, a humanidade tem causado a extinção de muitas espécies. 15

16 ALTERAÇÕES ABIÓTICAS NA ESTRUTURA DOS ECOSSISTEMAS: POLUIÇÃO A poluição é resultante do lançamento de determinadas substâncias no meio ambiente, por apresentar riscos potenciais à saúde e à sobrevivência dos organismos vivos. Essas substâncias podem existir naturalmente no meio, tornando-se prejudiciais quando em grande quantidade, ou serem sintéticas. A poluição e seus métodos de controle são geralmente divididos em três categorias: poluição da água, do ar e da terra. 16