CAPÍTULO 57 A energia e os ecossistemas

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1 CORPO DE BOMBEIRO MILITAR DO DISTRITO FEDERAL DIRETORIA DE ENSINO E INSTRUÇÃO CENTRO DE ASSISTÊNCIA AO ENSINO COLÉGIO MILITAR DOM PEDRO II CAPÍTULO 57 A energia e os ecossistemas Cadeia alimentar é uma seqüência de alimentação de uma comunidade em um dado local, que encerra com a ação dos decompositores. Classificação dos membros de uma cadeia alimentar: - Organismos produtores: (... de alimentos): sintetizam seu alimento continuamente a partir de elementos do meio ambiente. São os seres autótrofos que constituem a base da cadeia alimentar, pois estes, a partir de substâncias inorgânicas produzem substâncias orgânicas energéticas através dos processos de: - Fotossíntese: processo dependente de luz em que o gás carbônico e a água são reagentes e glicose e oxigênio são produtos (endotérmica). Em algas eucariontes e vegetais, a fotossíntese ocorre em um organóide intracelular, o cloroplasto. No cloroplasto, a fotossíntese ocorre durante as horas em que há luz. E os produtos da fotossíntese são usados pela célula ou convertidos em dissacarídeos como a sacarose ( sacarose = glicose + frutose), este é transportado através de vasos floemáticos para suprir as necessidades de células não-fotossintetizantes do vegetal. Além disso, as sobras podem ser armazenadas na forma de amido pra que sirva como fonte de açúcar para uso futuro. - Quimiossíntese: processo em que a energia utilizada na formação de compostos orgânicos provém da oxidação de compostos inorgânicos (hidrogênio, amônia, nitrito, sulfeto de hidrogênio, tissulfato, ferro e manganês), a partir de gás carbônico e água. É realiza por algumas bactérias como: Ex: Nitrobactérias: Amônia + O 2 Nitrito + H 2 O + Energia 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 - Organismos consumidores: são seres heterótrofos que obtém energia direta ou indiretamente dos produtores. São ordenados na cadeia alimentar de acordo com sua posição relativa ao produtor. - Organismo decompositores: reciclam a matéria orgânica dos resíduos e corpos sem vida de qualquer um dos componentes da cadeia alimentar. Devolvendo ao ambiente nutrientes minerais. - São organismos decompositores: - Fungos: são organismos heterótrofos que obtém seus alimentos por absorção de nutrientes do meio ( produzem enzimas e as liberam para fora de

2 seus corpos, eles degradam moléculas orgânicas grandes em pequenas que absorvidas). Os fungos decompositores são saprófagos ou saprofágicos ( comem o podre ), responsáveis pelo apodrecimento dos alimentos, madeiras (...) provocando prejuízos. - Bactérias: utilizam parte da matéria orgânica morta para sua alimentação, outra parte é devolvida para o ambiente, onde é fundamental para o desenvolvimento dos organismos produtores. PRODUTORES CONSUMIDORES DECOMPOSITORES (Diz-se: primário, ou de 1º ordem, ou ocupa o 2º nível trófico) Os níveis tróficos da cadeia alimentar são constituídos pelas diversas categorias de organismos de uma cadeia alimentar, caracterizados por seu tipo de alimentação. OBS: Cadeias Alimentares na ausência de luz: O sol é a grande fonte de energia para o planeta. Mas podemos encontrar cadeias alimentares em: - Regiões marítimas de grande profundidade: A fossa mais profunda é a das Ilhas Marianas com 1122m, onde desceu um batiscafo tripulado até 10916m, em Em 1979, Mayol desceu a 110m (mergulho livre). As cadeias alimentares em grandes profundidades são sustentadas por bactérias quimiossintezantes que vivem associadas simbioticamente (mutualistas) a vermes e mexilhões. - Cavernas: Possuem baixa biodiversidade. Os seres neste habitat sobrevivem de matéria orgânica trazida pela água ou por animais (morcegos, aracnídeos, insetos). Guano, adubo orgânico provenientes da decomposição de excrementos e corpos de aves e morcegos. Inúmeros organismos, principalmente artrópodes, alimentam-se de guano e são predados por peixes, aranhas e percevejos. - Teia ou rede alimentar: Animais especialistas: alimentam-se apenas de uma fonte nutricional Ex: Baleia Krill (zooplâncton); Animais generalistas: alimentam-se de várias fontes nutricionais. Ex: Lobo-guará onívoro. O hábito generalista impões a união entre duas cadeias alimentares diferentes bem como isso acontece quando um animal, ou mesmo o produtor, serve de alimento há mais de um consumidor. A interrelação de várias cadeias alimentares diferentes define uma teia ou rede alimentar.

3 * Em uma cadeia alimentar, cada organismo ocupa apenas um nível trófico * Em uma teia alimentar, um organismo pode ocupar mais de um nível trófico. OBS: Magnificação trófica: quando substância pouco solúveis em água, mas solúveis em gordura, como o DDT (diclorodifeniltricloroetano) é ingerida por um ser vivo, seu efeito é intensificado a medida que se avança na cadeia alimentar, pois um animal se alimenta do outro sem que nenhum deles consiga eliminar o produto. O fluxo de energia nos ecossistemas: Quando herbívoros se alimentam, apenas 20 a 60% do que ingerem é absorvido e servirá para ser queimado em processos metabólicos e para adquirir biomassa, o restante é eliminado com as fezes. Quando esse herbívoro for ingerido por um carnívoro este assimilará de 50 a 90% do que ingeriu. - A respiração é proporcionalmente maior em organismo heterótrofos (gastam mais); - A relação entre energia utilizada e não utilizada é diferente entre os produtores e os consumidores ( mais utilizada nos consumidores); - A baixa eficiência das trocas energéticas entre os diferentes níveis tróficos. A energia, ao contrário da matéria, não é reciclável. Diz-se então que a energia tem fluxo unidirecional, do produtor para o último consumidor, sempre diminuindo. Produtividade nos seres vivos: É a capacidade de produção energética de um organismo produtor. - Produtividade primária bruta (PPB): é a quantidade de energia fixada, seja por fotossíntese ou quimiossíntese; Produtividade primária líquida (PPL): Total de energia fixada em uma comunidade pelos produtores menos a parte consumida para suas funções vitais. PPL = PPB respiração A PPL traduz o quanto de matéria orgânica está disponível para sustentar as cadeias alimentares. O PPL é basicamente o saldo energético dos organismos fotossintetizantes que foi transformado em biomassa e está disponível para o 2º nível trófico (herbívoros). Ambiente Produção (g/m 2 /ano) Regiões Abissais Menor que 36 Deserto 36 a 183 Tundra 183 a1095 Floresta Tropical 1095 a 3650

4 Do alimento que os herbívoros ingerem, parte é eliminada por meio das fezes e da urina, parte é utilizada na respiração e parte é liberada na forma de calor. O que resta é incorporado aos tecidos do organismo. Essa matéria incorporada é o que está disponível para o nível trófico seguinte (produção secundária). OBS: Cadeias Alimentares e as leis da termodinâmica: - A 1º lei da termodinâmica ou lei da conservação de energia diz que a energia não pode ser criada nem destruída, podendo ser transformada de um tipo em outro. - Na cadeia alimentar, seus componentes obtém energia química (do alimento) para a realização de trabalho para mantê-lo vivo e parte dela será perdida para o meio, sob a forma de calor 2º lei da termodinâmica. Pirâmides ecológicas: Formas de representação gráfica das cadeias alimentares. - Pirâmide de número de indivíduos em cada nível trófico. Não representa adequadamente e quantidade de matéria orgânica existente nos diversos níveis tróficos. Considera apenas o número de indivíduos, ignorando seu tamanho. - Pirâmide de Biomassa: A biomassa é expressa pela quantidade de matéria orgânica por unidade de área. OBS: Para calcular a biomassa: Determinamos uma área (p. ex: 1m 2 ) e coletamos toda a vegetação, como há muita água e esta não é usada como fonte de energia, coloca-se na estufa para secar, obtendo assim, o peso seco. A biomassa é expressa em g/m 2 o kg/m 2. - Pirâmide de energia: Representa a energia presente em cada nível trófico. A pirâmide de energia sempre se apresenta da mesma forma base larga e progressivamente estreitada até o ápice. O padrão se justifica pelo fato da energia disponível para o próximo nível trófico sempre ser menor que a do nível anterior.

5 RESUMO DO CAPÍTULO 58 Dinâmica de populações ou demoecologia: descreve a abundância das diversas espécies e procura a causa de suas variações. População: é o conjunto de indivíduos da mesma espécie que vive no mesmo lugar ao mesmo tempo. O tamanho de uma população é reflexo de seu grau de sucesso. Para que possam ser determinadas políticas preservacionistas (proteger e garantir total inviolabilidade para a região) e conservacionistas (a área pode ser explorada de forma racional e sustentável), além de controlar o tamanho de populações que possam oferecer algum mal aos seres humanos (como vetores de doenças) é necessário observar para reconhecer e quantificar a ação de diversos fatores sobre o número de indivíduos da população. Densidade populacional = nº de indivíduos Área ou volume Exemplo: Qual a densidade populacional de uma população de 8 indivíduos que vivem num dentro de uma área de 0,4 x 1,6 km 2 - Medições periódicas da densidade são relevantes para o estudo de uma população. Com base nelas, pode-se ter uma avaliação sobre o presente e o futuro da espécie. Métodos de contagem: 1) Método de contagem direta ou total: Trata-se de um censo. Contagem feita um a um. Utilizada para seres humanos, gado bovino e algumas aves. 2) Métodos de amostragem: a) Método dos quadrados: Conta-se os indivíduos em vários quadrados de área conhecida. Depois; faz-se a média aritmética deles (cálculo da densidade) e extrapola-se para a área total. Exemplo: Para estimar a população de Cariocar brasiliensis (pequi) em uma área de Cerrado de 15 hectares (1 hectare = m 2 ), marcou-se 6 quadrados de lado 10m. Contou-se respectivamente nos quadrados: QUADRADOS INDIVÍDUOS Qual o tamanho estimado da população? Para que o método dos quadrados seja confiável deve-se: A população dentro dos quadrados deve ser contada com precisão; A área de cada quadrado deve ser medida com precisão; Os quadrados devem ser marcados aleatoriamente.

6 b) Método de captura e recaptura: P = Captura x Total Recaptura P = Tamanho da população; Captura = número de indivíduos coletados e marcados na primeira visita; Total = número total de indivíduos coletados para análise na segunda visita; Recaptura = número de indivíduos marcados coletados na segunda visita. Exemplo: No final de semana dos dias 19 e 20 de agosto, um grupo de 3 biólogos coletou lagartos da espécie Tropidurus torquattus em uma área de cerrado. Cada indivíduo recebeu uma pequena marca de esmalte na cabeça. Durante o trabalho de marcação, 36 indivíduos foram devidamente identificados com a marca de esmalte. No final de semana seguinte (dias 26 e 27 de agosto), o mesmo grupo voltou na mesma área e coletou 45 lagartos, dos quais 24 estavam marcados, com base nesses dados, qual é a estimativa do tamanho da população de lagartos na área pesquisada? P = 36 x 45 = 63 indivíduos 24 Nesse método devem ser tomadas alguns cuidados como: A marca nos animais não deve expô-los aos predadores, pois isso poderá influenciar nos resultados; Deve-se certificar que as marcas não desaparecerão até a segunda coleta. O potencial biótico: É a capacidade de reprodução (crescimento) de uma espécie. Independente da taxa de sobrevivência dos recém-nascidos. Exemplo: Uma fêmea de sapo tem capacidade de colocar ovos. Esse é seu potencial biótico. Não importa se apenas 2 ou 3% dos ovos atingirão a fase adulta. Resistência do meio: Fatores bióticos e abióticos que atuam sobre a populações em todos os momentos de suas vidas, como predatismo, competição, parasitismo, disponibilidade de alimentos, de abrigo, a temperatura, o vento, a disponibilidade de sais minerais no solo. O crescimento real: Resulta da interação entre seu potencial biótico (isto é, sua capacidade de crescer) e a resistência imposta pelo hábitat onde ele vive.

7 Sucessão ecológica É toda mudança gradativa física, química e biológica de uma região que quase sempre culmina com uma comunidade estável denominada clímax. Tipos de sucessão: - Sucessão primária: ocorre em áreas recém-formadas e nunca antes habitadas. São os casos da ilha Krakatau e a sucessão na rocha nua, que é um ambiente hostil com pouca água e nutrientes, onde esquenta muito e esfria muito. Os liquens toleram bem esta situação adversa e sua forma de fixação não envolve raízes, apenas fixa-se à pedra, sobrevivendo pela atividade fotossintética e usando poucos nutrientes, ar, água e luz. À medida em que proliferam liberam substâncias ácidas que corroem a pedra. Seus fragmentos vão se acumulando e formando um solo fixo onde fixam-se vegetais com sistemas radiculares não muito profundos, como musgos, samambaias e gramínea. Mas estes morrem e os decompositores tem condição de sobrevivência permitindo o surgimento de mais sais minerais no solo. * Exemplo: A ilha de krakatoa, no pacífico, sofreu uma das mais destrutivas ações vulcânicas. Numa segunda-feira, às 10 horas e 2 minutos do dia 27 de agosto de A explosão equivalente à de uma bomba nuclear criou uma cratera no centro da ilha e a abertura foi preenchida pela água do mar (caldeira). O magma foi lançado a 5km de altura. Formou-se uma onda gigante (tsunami) de 40m de altura que destruiu 165 velas, com mortos e milhares de feridos. A ilha ficou coberta de lama e estéril de vida, nove meses depois uma expedição encontrou um indivíduo uma aranha microscópica. Mas 50 anos depois, havia muitas espécies de animais e vegetais na ilha, já instaladas e formando um conjunto de interações ecológicas de razoável complexidade. A recolonização se deu graças a migração de espécies de ilhas vizinhas mesmo que estivessem distantes 40 km da ilha destruída. - Sucessão secundária: Ocorre em áreas com ocupação prévia de algumas espécies. Por exemplo, em terreno abandonado por um agricultor, um terreno após uma queimada ou um clareira aberta em uma floresta devido à queda de uma árvore. * Estágios da sucessão: a) ECESIS: é a primeira etapa da sucessão, onde ocorre a colonização da área por espécies pioneiras com grande capacidade de sobrevivência, mais que são eliminadas à medida que a sucessão vai se desenrolando ( liquens, musgos, gramíneas). b) SERE (ou estágio geral): corresponde a toda seqüência sucessional entre o estágio inicial e o final da sucessão. Cada comunidade que vai surgindo durante a sucessão. c) CLÍMAX: é a maturidade da sucessão, o estágio final de uma sucessão ecológica. A comunidade clímax apresenta grande estabilidade e é autosustentável energeticamente, ou seja, toda energia produzida é consumida pela própria comunidade.

8 A comunidade clímax apresenta: * biomassa máxima; * biodiversidade máxima; * produção igual ao consumo; * número máximo de nichos ecológicos; * maior complexidade de teias alimentares. - BIOMAS: Biosfera: toda a parte do planeta onde há vida; Biociclos: são as grandes divisões da biosfera; - Epinociclo: conjunto dos ecossistemas terrestres, - Talassociclo: conjunto dos ecossistemas marinhos, - Limnociclo: conjunto dos ecossistemas de água doce ( dulcícolas). * Biócoros: o epinociclo divide-se em 4 biócoros básicos, classificados e denominados de acordo com sua composição florística: - Florestas: tropical, taiga ou de coníferas e temperada ou caducifólia; - Tundra: ártice (grandes latitudes) e alpina (grandes altitudes) - Campos: estepes e savanas; - Desertos. * Biomas: comunidades com características particulares que compõem os biócoros. Esses grandes ecossistemas são constituídos por comunidades que atingiram o estágio-clímax. Tem aspecto homogêneo e condições climáticas semelhantes em toda sua extensão territorial. O estágio-clímax depende da latitude, da temperatura, do relevo, do regime de chuvas e do tipo de solo. Ecossistemas aquáticos 1 Limnociclo: conjunto de ecossistemas de água doce (lagos, pântanos, rios...). Corresponde a 1% da água do planeta. * Divide-se em: a) Águas lênticas: lagoas, lagos, represas, poças d água e pântano, onde a água fica aparentemente parada, mas está em constante renovação. Áreas extensas de águas lênticas, como um grande lago podem apresentar 3 regiões ou zonas: 1 Zona litorânea: próxima das margens, de pouca profundidade, muitos vegetais fixos no fundo com ou sem partes flutuantes e muitas espécies animais: 2 Zona límnica: rica em fito, zooplâncton e peixes. Engloba desde a área superficial do lago até onde haja penetração de luz; plâncton, necton e

9 bentos (ou bênton), com as mesmas características dos seus correspondentes marinhos. 3- Zona profunda: região sem a presença de luz e sem vegetais fotossitetizantes. Com animais de fundo que se alimentam de detritos e decompositores. Curiosidade: Existem alguns lagos, em regiões temperadas, cuja variação de temperatura nas águas provoca uma certa circulação. Como a água fria é mais densa que a água quente, as massas de água mais fria permanecem no fundo até atingirem 4ºC e entram em ponto de solidificação, quando se torna gela passa a flutuar. Dessa forma, pode-se dizer que o congelamento de um lago começa na superfície. No verão há menos movimento pois a água aquecida pelo sol permanece nas camadas superiores. No outono, com o rápido resfriamento das águas superficiais, há uma reviravolta, com a oxigenação das profundezas e a subida da matéria orgânica antes estacionada no fundo. b) Águas lóticas: formadas por rios, riachos e corredeiras, nas quais a água se desloca rapidamente permitindo boa oxigenação e riqueza em nutrientes inorgânicas trazidos pelo assoreamento. Está sempre recebendo material dos ecossistemas vizinhos e é bastante frágil, sendo observaod desequilíbrio ecológico quando ocorre despejo de esgotos ou de agrotóxicos. Não contém um plâncton bem definido, com a correnteza esse tipo de ser vivo seria arrastado e morreria. Podem ser encontradas plantas e animais adaptados à correnteza como algas, musgos presos a rochas, moluscos sob pedras, larvas de insetos e peixes. - Classificação dos seres vivos no limnociclo e talassociclo: * Plâncton: vivem em suspensão na água, sendo carregados pelas ondas e correntes, mesmo apresentado movimentos próprios. O plâncton está na base da cadeia alimentar. Animais marinhos filtradores como ostras e peixes alimentam-se de plâncton. Em média são encontradas 500 mil células por litro de água, podendo chegar a 20 milhões. O plâncton agrupa-se em: - Fitoplâncton: algas fotossintetizantes; - Zooplâncton: ovos, larvas e organismos heterótrofos; * Nécton : organismos capazes de nadar ativamente, conseguindo superar as correntes marinhas, como os peixes, mamíferos e lulas; * Bentos (ou bênton): vivem no fundo de mares e lagos, podendo ser sésseis/fixos (corais) ou de vida livre (peixes, caranguejos, estrelas-domar). 2- Talassociclo: ocupa cerca de 70% do planeta (mares, oceanos). a) Características gerais: * Solenidade média = 35 g de sal por litro de água; * Ocorrem duas marés altas por dia; * Correntes marinhas são responsáveis pelo movimento de nutrientes; * Variações de temperatura menores que na terra (retém muito calor e libera lentamente)

10 * O mar é caracterizado por apresentar um domínio bentônico (representado pelo fundo do mar) e um domínio pelágico (corresponde às massas de água). b) A penetração de luz na água do mar permite classificar os oceanos em: * Zona fótica: entre 0 e 200m de profundidade, é iluminada e concentra os organismos produtores; * Zona afótica: sua fauna é constituída apenas por predadores e saprofágicos sustentados pela matéria orgânica vinda da superfície. c) As principais zonas oceânicas: