Disciplina: Ciências do Ambiente

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1 Disciplina: Ciências do Ambiente Introdução à Ecologia Parte 2 Prof. Fernando Porto

2 NECESSIDADES BÁSICAS DOS SERES VIVOS

3 Introdução A da vida como forma permanente, em um ambiente qualquer, só é possível se este ambiente oferecer condições para que os seres vivos satisfaçam as suas necessidades básicas: nutrição, proteção e reprodução. A nutrição garante matéria (alimento) rica em energia, para que os seres vivos possam proteger-se de seus inimigos e dos rigores do tempo e, finalmente, reproduzir para garantir a continuidade das espécies.

4 Necessidade Conceito Tipos Organismos Nutrição Processos de obtenção de matéria e energia pelos seres vivos. Autotrófica: Sintetizam seu próprio alimento, partindo de substâncias inorgânicas e uma fonte de energia. Heterotrófica: Através de relações com outros seres vivos, adquirem o alimento sintetizado. Vegetais clorofilados, algas e algumas bactérias. Animais, fungos, vírus, protozoários e o restante das bactérias. Proteção Mecanismos utilizados pelos seres vivos para se defenderem das intempéries e dos seus inimigos naturais. Crescimento quase ilimitado, espinhos, substâncias urticantes, perda das folhas,... Aspecto repulsivo, agressão, fuga, construção de abrigos, elevada descendência, camuflagem,... Vegetais Animais Reprodução Processos desenvolvidos pelos seres vivos para gerar descendentes e assim, dar continuidade às espécies. Assexuada: quando não há mistura de genes, gerando indivíduos geneticamente idênticos ao que lhe deu origem. Sexuada: ocorre mistura de genes, gerando seres com novas combinações genéticas Bactérias e alguns protozoários Maioria dos seres vivos

5 Nutrição Autotrófica Nutrição Heterotrófica Proteção: animais Proteção: vegetais

6 Reprodução Sexuada Reprodução Assexuada: Streptococcus Mutans

7 Boa parte da vida de um organismo é utilizada no processo de nutrição. Por isso, a relação alimentar constitui fator determinante da estrutura da comunidade. Para satisfazer ao processo nutricional, o ser vivo precisa de condições que lhe permitam produzir (autótrofo) ou utilizar (heterótrofo) os alimentos disponíveis, oferecidos pelo meio ambiente.

8 Como heterótrofo, o homem, na busca do alimento, desenvolve as mais variadas relações com o ambiente, através da caça, pesca, agricultura, pecuária, piscicultura, desmatamento, etc. e, ao contrário dos demais seres vivos, consome muito mais compostos orgânicos do que a quantidade por ele utilizada como alimento. É importante observar que a maior parte da matéria consumida é usada na produção de energia.

9 A variedade da alimentação do ser humano é enorme. Quanto é consumido, em energia, para isto? Colheita, plantio, criação, transporte, conservação...

10 Em nome do desenvolvimento, o homem vem interferindo na Natureza, eliminando ou modificando o ambiente, de modo a inviabilizar a satisfação das necessidades básicas de seres vivos, o que pode causar profundas modificações de caráter ecológico, com o desaparecimento de espécies úteis e a superpopulação por espécies indesejáveis, com graves e irreversíveis consequências para o próprio homem.

11 Parque Yellowstone e os lobos

12 Processos Energéticos Utilizados pelos Seres Vivos Na biosfera, os seres vivos obtêm energia para satisfazer suas necessidade básicas através de cinco processos, divididos em dois grupos: 1. Processos que levam à formação de compostos orgânicos (alimento) ricos em energia, a partir de CO 2 e H 2 O. 2. Processos que levam à liberação da energia contida nos alimentos.

13 1º Grupo - Autótrofos Fotossíntese: quando a energia utilizada para a síntese do alimento provém da luz. Luz CO 2 + H 2 O Alimento + O 2 Quimiossíntese: quando a energia utilizada para a síntese do alimento, provém da oxidação de compostos inorgânicos. Composto Inorgânico Reduzido + O 2 Comp. Inorg. Oxidado CO 2 + H 2 O Alimento Energia Química

14 Fotossíntese Luz Solar Oxigênio Dióxido de carbono Glicose Raízes Minerais Água

15 Quimiossíntese

16 2º Grupo - Heterótrofos Respiração aeróbia: quando o receptor final dos hidrogênios é o oxigênio. Alimento + O 2 CO 2 + H 2 O + Energia Respiração anaeróbia: quando o receptor dos hidrogênios é uma substância diferente do oxigênio (CO 3-2, PO 4-3, SO 4-2 ). Alimento + KNO 3 CO 2 + H 2 O + N 2 + KOH + Energia

17 2º Grupo - Heterótrofos Fermentação: quando o receptor dos hidrogênios é uma substância orgânica subproduto da reação em questão. Alimento C 2 H 5 OH + CO 2 + Energia

18 Os organismos que realizam fotossíntese e quimiossíntese são portanto autótrofos. Tanto autótrofos como heterótrofos retiram energia dos alimentos através da respiração. Os processos energéticos mais difundidos nas condições atuais da biosfera são: fotossíntese, respiração aeróbia e fermentação.

19 Plantas, algas, algumas bactérias Autotrófos Oxigênio Compostos orgânicos Dióxido de carbono Água Animais, fungos, muitas bactérias Heterotrófos

20 Biossíntese e Biodegradação Em todo processo de nutrição autotrófica há síntese ou composição de compostos orgânicos e no de respiração há degradação ou decomposição de compostos, que se caracteriza pela volta destes aos seus constituintes originais: carbono, água e sais minerais. Como ambos os processos são biológicos, fala-se em biossíntese e biodegradação.

21 Na biosfera, a todo processo de biossíntese (foto e quimiossíntese) deve corresponder um processo de biodegradação (respiração aeróbia, anaeróbia e fermentação). Isso é quantitativamente verdadeiro, o que origina um equilíbrio entre esses dois processos naturais. A existência desse equilíbrio é condição fundamental à continuidade da vida, porque se por um lado a quantidade de energia disponível (solar) é inesgotável, por outro lado a quantidade de carbono e outros elementos constitutivos das moléculas orgânicas é limitada no ambiente habitado.

22 Isto faz com que todos os elementos retirados do meio devam, mais cedo ou mais tarde, ser restituídos ao meio, através da biodegradação, para novas biossínteses. Este processo denomina-se reciclagem. Os vegetais e animais continuamente realizam biodegradação de compostos orgânicos, através da respiração. Quando morrem, os compostos orgânicos que formam os seus corpos passam a ser biodegradados, graças à ação de microrganismos que utilizam como alimento os cadáveres animais e restos de vegetais.

23 Esses microrganismos constituem um grupo particular de heterótrofos que recebem a denominação genérica de sapróvoros. Se não existisse a atividade desses seres, todos os restos e detritos animais e vegetais permaneceriam intactos na biosfera, acumulando elementos essenciais à formação de novos seres vivos e o planeta seria um amontoado de lixo.

24 Exercício Data de Entrega 5S A, C e U 23/08/2016 8SU 25/08/2016 8SC 26/08/2016 Vale 3 unidades Não deve exceder 1 página 1. O que pode acontecer com os seres vivos de uma determinada região quando a mata nativa é substituída por plantações exóticas? 2. O que é reciclagem? Faça uma lista de 5 produtos recicláveis que você usa diariamente. 3. Explique a importância da reciclagem para continuidade da biosfera.

25 FATORES ECOLÓGICOS

26 Introdução Entende-se por fatores ecológicos o conjunto de fatores biológicos, ou bióticos, e físicos, ou abióticos, de um determinado ambiente, que atuam sobre o desenvolvimento de uma comunidade. Tais fatores podem constituir elementos da resistência ambiental, diminuindo a sobre vivência dos seres vivos. Os fatores ecológicos bióticos compreendem as relações simbióticas entre os seres vivos e os fatores ecológicos abióticos constituem as condições físicas do ambiente.

27 Para satisfazer suas necessidades de alimentação, proteção, transporte e reprodução os seres vivos associam-se com outros seres vivos, de mesma espécie ou de espécie diferente, surgindo as sim as relações ecológicas. Consideradas fatores ecológicos bióticos, as relações ecológicas podem ser classificadas em: Intra-específica: relação que ocorre entre indivíduos de mesma espécie; Inter-específica: relação que ocorre entre indivíduos de espécies diferentes; Harmônica: relação em que nenhum dos organismos é prejudicado; Desarmônica: relação em que pelo menos um dos organismos é prejudicado.

28 Relações Conceito Exemplos Observações Canibalismo (intra-específica desarmônica) Um animal mata e devora outro. Ocorre, dentre outras populações, nas de aranhas, ratos, peixes, louvaa-deus. Raro. Ocorre em superpopulações quando há falta de alimento; em algumas espécies é comum a fêmea devorar o macho, após a fecundação. Competição (intra e interespecífica desarmônica) Luta por alimento, posse de território, da fêmea, etc. Todos os seres vivos Frequente. Observa-se sempre que há sobreposição de nichos ecológicos. É um fator de seleção natural e de limitação da população. Predatismo (inter-específica desarmônica) Um animal mata outro de espécie diferente para se alimentar. Mamífero carnívoro (predador) x mamífero herbívoro (presa). Frequente. Fator de seleção natural e equilíbrio da população de presas. Aplicado no Controle Biológico: predador x praga. Forésia (inter-específica harmônica) Transporte de um ser, seus ovos ou sementes por outro ser vivo. Pólen x insetos e aves; sementes x aves e mamíferos, etc. Polinização.

29 canibalismo competição forésia predatismo

30 Relações Conceito Exemplos Observações Mutualismo (inter-específica harmônica) Troca de benefícios entre seres vivos, com ou sem interdependência. Cupim x protozoários, algas x fungos, plantas x insetos, crocodilo x ave-palito. Obrigatório (liquens), facultativo (mosca do berne). Parasitismo (inter-específica desarmônica) Um ser vive à custa de outro, prejudicando-o. Cipó-de-chumbo x outros vegetais; vermes x mamífero; vírus, bactérias, fungos e protozoários x outros seres vivos. Frequente. Fator de homeostase na população de presas. Aplicado no Controle Biológico: parasita x praga. Endoparasita (ameba) e ectoparasita (piolho). Inquilinismo (inter-específica harmônica) Um organismo usa outro como suporte ou abrigo. Bromélia x árvore (suporte), fieráster x holoturóides (abrigo). Epifitismo, epizoísmo, endofitismo e endozoísmo. Comensalismo (inter-específica harmônica) Um ser come restos da comida de outro. Rêmora x tubarão, hiena x leão. Também é aplicada a situações em que não está envolvido o alimento (tuim x pica-pau).

31 mutualismo parasitismo comensalismo inquililismo

32 Relações Conceito Exemplos Observações Colônias (intra-específica harmônica) Seres unidos anatômica e/ou fisiologicamente. Algas, protozoários, corais, cracas, caravelas. Os indivíduos podem ser todos iguais (algas) ou diferentes com divisão de trabalho (caravelas). Sociedade (intra-específica harmônica) Indivíduos com tendência à vida gregária, trabalham para o desenvolvimento da população. Castores, gorilas, homens, peixes, formigas, abelhas, cupins. Comum no mundo dos insetos, onde a divisão de trabalho leva a formação de castas. Amensalismo (inter-específica desarmônica) Uma espécie inibidora produz secreções (substâncias tóxicas) eliminando a espécie amensal. Eucalipto x gramíneas, mandioca brava x fungos, fungos x bactérias, algas x peixes (Maré vermelha). Esta relação é mais comum entre vegetais, fungos e bactérias.

33 colônias amensalismo sociedade sociedade

34 Determinadas relações têm importância vital para o equilíbrio ecológico dentro das comunidades. Numa interação como o predatismo, o predador influi diretamente no controle da população da presa, mantendo-a em níveis compatíveis com a quantidade de alimento disponível no local. Relações como predatismo e parasitismo podem assim ser utilizadas para eliminação ou diminuição de espécies indesejáveis, num processo conhecido como Controle Biológico.

35 O controle biológico oferece duas vantagens sobre o combate através de substâncias químicas: não polui o ambiente e, desde que adequadamente planejado, não causa desequilíbrios ecológicos. Muitas espécies parasitas são seletivas, vivem apenas em um hospedeiro ou em espécies aparentadas do seu hospedeiro. Neste sentido, o uso do parasitismo no controle biológico tem se mostrado mais eficiente do que o predatismo.

36 Controle biológico: coelhos na Austrália myxoma vírus 1950 rabbit calicivirus 1996 Campo de teste

37 Algumas relações existentes entre os seres vivos não se enquadram nos tipos citados, por não serem tão óbvias. Muitas espécies, para sobreviverem em um determinado ambiente, dependem indiretamente da presença de outras. Como exemplo, podemos citar os mamíferos: as regiões mais ricas do mundo em mamíferos, são aquelas que apresentam uma fauna diversificada de coprófagos (bosteiros), estes além de contribuírem para melhorar as pastagens, reduzem as infecções parasitárias dos mamíferos por enterrarem no solo os vermes parasitas.

38 Escaravelho coprófago

39 Fatores Ecológicos Abióticos Os fatores ecológicos abióticos estão representados pelas condições climáticas, edáficas* e químicas, que determinam a composição física do ambiente. Os principais fatores ecológicos abióticos nos ambientes terrestres são a luz, a temperatura e a água, enquanto que nos ambientes aquáticos são a luz, a temperatura e a salinidade. Os principais fatores ecológicos abióticos encontramse listados no quadro a seguir. * Que resulta de fatores inerentes ao solo, ou é por eles influenciado.

40 Fator Importância Classificação Temperatura Luz Constitui fator determinante na distribuição dos seres vivos, influi no metabolismo, no apetite, na fotossíntese, no desenvolvimento, na atividade Sexual e na fecundidade. As temperaturas mais favoráveis à vida estão na faixa de 10 a 30 o C. Para cada ser vivo existe um preferendo térmico (PT). Temperaturas fora do PT determinam migrações. Quando a temperatura diminui ou aumenta demasiadamente, alguns seres vivos entram em estado de quiescência, fazendo hibernação (morcego, urso) ou estivação (lagarto, ratocanguru), outros migram. Essencial na produção de alimentos (fotossíntese), nos processos ópticos, na pigmentação da pele, regula os ritmos biológicos diários e anuais, regula a atividade motora de animais (fotocinese), orienta o movimento dos vegetais (heliotropismo). Alguns animais e vegetais produzem luz, processo chamado bioluminescência. Homeotermos: organismos que conseguem manter a temperatura corporal, apesar das variações do meio (Aves e Mamíferos). Pecilotermos: a temperatura corporal acompanha as variações do meio (peixes, répteis e anfíbios). Eurifotos: organismos que suportam grandes variações luminosas. Estenofotos: só conseguem viver numa estreita faixa luminosa. Lucífilos: atraídos pela luz (mariposas). Lucífobos: fogem da luz (toupeira).

41 Fator Importância Classificação Água Entra na composição das células de todo ser vivo, está presente em todos os processos metabólicos, é o solvente universal; tem papel fundamental na temperatura corporal dos homeotermos, na regulação do clima do planeta e na distribuição dos seres vivos na biosfera. As sementes têm em torno de 3 a 5% de água, o homem 65%, o recém-nascido 90% e as medusas 99%. Hidrófilos ou hidrófitos: vegetais que só vivem em locais onde haja muita água (vitória régia). Xerófilos ou xerófitos: vegetais adaptados a locais com pouca água, áridos (cactos). Nutrientes Necessários para o crescimento e reprodução dos seres vivos, são eles os elementos químicos e sais dissolvidos. Seu suprimento na biosfera se mantém mediante o movimento dentro dos ciclos biogeoquímicos. Podem se tornar fator limitante por falta ou por excesso no meio. Constituem, juntamente com outras características do solo (ph, textura, umidade), os fatores edáficos. Macronutriente: entra em grande quantidade na composição dos tecidos vivos (Carbono, Oxigênio, Hidrogênio, Nitrogênio). Micronutriente: necessário em quantidades relativamente pequenas (Manganês, Cobre, Zinco, Magnésio).

42 homeotermos pecilotermos hidrófilos xerófilos

43 Fatores Limitantes Para cada um dos fatores ecológicos, os seres vivos têm limites de tolerância dentro dos quais podem sobreviver. Assim, qualquer dos fatores fora do extremo superior ou inferior tende a limitar a oportunidade de sobrevivência ou desenvolvimento do organismo, e esse fator passa a ser um fator limitante. Os principais fatores limitantes abióticos são a temperatura (clima), a água, a luz e os nutrientes; e os bióticos são a competição, o predatismo e o parasitismo.

44 Quanto mais ampla for a faixa de tolerância de um organismo a um dado fator, mais probabilidade ele tem de sobreviver às variações ambientais relacionadas a esse fator, e mais ampla tenderá ser a sua distribuição geográfica. Alguns animais têm uma faixa de tolerância muito estreita: para os peixes, por exemplo, uma variação de poucos graus na temperatura da água, pode eliminar a população inteira. Mediante a tecnologia, o homem tem ampliado, artificialmente, sua faixa de tolerância a muitos fatores, de modo que pode sobreviver em quase todas as regiões da biosfera e fora dela (nave espacial).

45 Esquimós Etíopes Sherpas Indígenas amazônicos

46 Exercício Data de Entrega 5S A, C e U 23/08/2016 8SU 25/08/2016 8SC 26/08/2016 Vale 5 unidades Não deve exceder 1 página 1. Qual a importância do predatismo para a comunidade? 2. O que é controle biológico? É mais eficiente quando se usam parasitas ou predadores? Por que? 3. Conceitue fator limitante. Dê exemplo de um fator limitante para o homem. 4. Qual a diferença entre fator limitante e resistência ambiental?

47 Bibliografia Selma Maria de Araújo Apostila Introdução às Ciências do Ambiente para Engenharia. Universidade Federal da Paraíba, Departamento de Engenharia Civil, 1997.