Oriel Herrera Bonilla Eliseu Marlônio Pereira de Lucena. Fundamentos em Ecologia

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1 Oriel Herrera Bonilla Eliseu Marlônio Pereira de Lucena Fundamentos em Ecologia 2011

2 Copyright Todos os direitos reservados desta edição à SECRETARIA DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA (SEAD/UECE). Nenhuma parte deste material poderá ser reproduzida, transmitida e gravada, por qualquer meio eletrônico, por fotocópia e outros, sem a prévia autorização, por escrito, dos autores. EXPEDIENTE Design instrucional Antonio Germano Magalhães Junior Igor Lima Rodrigues Pedro Luiz Furquim Jeangros Projeto gráfico Rafael Straus Timbó Vasconcelos Marcos Paulo Rodrigues Nobre Coordenador Editorial Rafael Straus Timbó Vasconcelos Diagramação Marcus Lafaiete da Silva Melo Ilustração Marcos Paulo Rodrigues Nobre Capa Emilson Pamplona Rodrigues de Castro

3 PRESIDENTE DA REPÚBLICA Dilma Vana Rousseff MINISTRO DA EDUCAÇÃO Fernando Haddad SECRETÁRIO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Carlos Eduardo Bielschowsky DIRETOR DO DEPARTAMENTO DE POLÍTICAS EM EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA DPEAD Hélio Chaves Filho SISTEMA UNIVERSIDADE ABERTA DO BRASIL Celso José da Costa GOVERNADOR DO ESTADO DO CEARÁ Cid Ferreira Gomes REITOR DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ Francisco de Assis Moura Araripe VICE-REITOR Antônio de Oliveira Gomes Neto PRÓ-REITORA DE GRADUAÇÃO Josefa Lineuda da Costa Murta COORDENADOR DA SECRETARIA DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Antonio Germano Magalhães Junior COORDENADOR GERAL UAB/UECE Francisco Fábio Castelo Branco COORDENADORA ADJUNTA UAB/UECE Eloísa Maia Vidal COORDENADORA DA LICENCIATURA EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS Germana Costa Paixão COORDENADORA DE TUTORIA E DOCÊNCIA DA LICENCIATURA EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS Jeanne Barros Leal de Pontes Medeiros

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5 Apresentação... 9 Capítulo 1 Noções gerais Introdução Definições de Ecologia Histórico da ecologia Primeiros trabalhos relacionados à ecologia...16 As primeiras sociedades de ecologia...16 Os movimentos ecológicos...18 Áreas de estudo...19 Interações da Ecologia com outras áreas de estudo Ecologia: ciência de síntese e de análise A ecologia vegetal no Brasil...24 Capítulo 2 Fatores ecológicos Fatores abióticos: climáticos e hídricos Fatores climáticos...29 Fatores hídricos Capítulo 3 Fatores ecológicos Fatores abióticos: fatores edáficos Conceitos básicos...59 As fases do solo...62 Ação do clima na formação do solo...64 Ação do relevo na formação do solo...65 Processos mecânicos do intemperismo...66 Processos químicos do intemperismo...69 Água do solo...70 Salinidade do solo...70 ph do solo...72 Nutrientes inorgânicos...72

6 Capítulo 4 Fatores ecológicos Fatores bióticos Introdução...79 Definição...80 Tipos de simbiose...81 Predação...85 Tipos de predação...86 Estratégia de fuga das presas...87 Amensalismo...90 Parasitismo...90 Protocooperação...92 Mutualismo...93 Síndromes Florais...93 Comensalismo...94 Capítulo 5 Dinâmica das populações e dos ecossistemas Dinâmica das populações Distribuição espacial dos indivíduos Atributos biológicos das populações Fatores que regulam o tamanho das populações Oscilações que limitam o crescimento populacional Dinâmica dos ecossistemas Cadeia alimentar Produtividade nos ecossistemas Capítulo 6 Ecossistemas versus Sucessão ecológica Componentes do ecossistema Sucessão ecológica Sucessão primária e secundária Ecese Sere Climax Capítulo 7 Biosfera Origem e definição Por que se interessar pela biodiversidade? Os genes vs. ecossistemas A diversidade biológica é o produto da evolução? A teoria sintética da evolução A conservação da natureza e o papel ecológico da diversidade biológica Os recursos biológicos As relações homem-natureza Concepção integrada da diversidade biológica...136

7 Mutações e diversidade genética A seleção natural A noção de espécie A especiação A seleção natural leva à criação de novas espécies? O inventário das espécies Diversidade vs. funcionamento dos ecossistemas Características dos ecossistemas e riqueza das populações A diversidade das espécies vs. espécies chave Diversidade e estabilidade dos ecossistemas A diversidade e a produtividade dos ecossistemas Causas da perda da biodiversidade em florestas tropicais Importância ecológica da cobertura vegetal na conservação da biodiversidade Biodiversidade da caatinga Contrastes Dispersão Dados dos Autores

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9 A Ecologia é uma ciência relativamente nova, mas seu princípios e conhecimentos são antigos, sendo objeto de muitas praticas conservacionistas por nossos antepassados. Para preservaro biodiversidade existentes nos Ecossistemos é necessário conhecer primeiro como são realizadas as delicadas interações que ocorrem entre os organismos e seu ambiente. O ser humano faz parte dessa intrincada rede de relações e tem a responsabilidade principal de manter o equilíbrio, zelando pela manutenção dele, a fim de que todos possam continuar vivendo harmoniosamente. Neste livro, elaborado em sete capítulos, apresentamos noções básicas sobre Ecologia, conceito, seu histórico, subdivisões e interações com outras ciências. São também abordados os fatores ecológicos e a maneira como estes estão relacionados com a distribuição e ocorrência natural dos seres vivos em seus ambientes. São analisados como a alteração dos fatores ecológicos abióticos principalmente os de índole climáticosestão causando mudanãs na dinâmica das populações e na estrutura das comunidades com a consequente perda de biodiversidade. Nos capítulos 5 e 6 são tratados o ecossistema e a sucessãõ de ecológicadas espécies em seus ambientes, podendo estes conhecimento auxiliar ao prifissional de biologia nos programas de recomposição de ecossistemas degradados. Finalmente no capítulo 7, tratamos da biosfera e a biodiversidade,discutindo pontos relevantes que nos orientam a interessar-nos e a cuidar dos bancos de gemoplasma presentes nos países de faixa tropical. Neste caoítulo mostramos quais são as causas que estão levando esses países a perder espécies de plantas e animais desconhecidos ou não catalogados pela ciência, incluindo aqui o bioma caatinga, entre os biomas brasileiros ameaçados. Intencionamos comm este livro, oferecer ao aluno os fundamentos em ecologia, de forma tal, que abra o caminho para um aprofundamento maior, com base nos novos avanços e descobertas que são feitas diariamente e aprendam a respeitar e amar a vida. Os Autores

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11 Capítulo 1 Noções gerais Objetivos: Oferecer ao aluno fundamentos sobre Ecologia, sua origem e histórico como a ciência do meio ambiente. Mostrar como a Ecologia tem se subdividido e como interage com outras áreas de conhecimento.

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13 Introdução A palavra Ecologia, derivada do idioma grego (oikos/casa - logos/ estudo), foi criada no século XIX, pelo zoólogo alemão Ernst Haeckel (Figura 1.1), para designar a relação dos animais com seu meio ambiente orgânico e inorgânico. A ecologia também já foi definida como o estudo das inter-relações dos organismos e seu ambiente, como a economia da natureza e como a biologia dos ecossistemas. A expressão meio ambiente inclui tanto outros organismos quanto o meio físico circundante, sendo que as relações entre indivíduos de uma mesma população e entre indivíduos de diferentes populações, em um determinado ambiente, compõem os sistemas ecológicos ou ecossistemas. Desde um ponto mais simples, a ecologia seria o ramo da Biologia que estuda a relação dos seres vivos entre si e com o meio ambiente; sendo assim fundamentada no conceito de ecossistema, que demonstra a impossibilidade de sobrevivência isolada dos elementos da natureza e a necessidade de eles se relacionarem em sistemas complexos. Figura 1.1 Haeckel, E. H. P. A. Fonte: Realizador de uma obra notável pela amplitude de temas tratados e pela profundidade das pesquisas, Ernst Haeckel formulou hipóteses polêmicas sobre a teoria evolucionista de Charles Darwin. O interesse pela zoologia resultou em trabalhos sobre a natureza dos organismos inferiores, protozoários e esponjas; além de estabelecer relações entre esses organismos e espécies superiores, na classificação animal. Esses trabalhos garantiram-lhe o cargo de professor de zoologia na Universidade de Jena, em Haeckel tentou reconstituir o ciclo completo de evolução dos seres vivos desde os animais unicelulares até o homem. A partir desses estudos, enunciou sua lei biogenética fundamental, segundo a qual os seres vivos, ao longo do processo individual de desenvolvimento (ontogênese), recapitulam estágios do desenvolvimento da espécie (filogênese). Possuidor de sólida formação filosófica buscou aplicar o evolucionismo de Darwin à religião e à filosofia. Na obra Die Welträtsel (1899; Os enigmas do universo) divulgou a teoria monista, que defende a união essencial da natureza orgânica e inorgânica e a tese de que espírito e matéria são aspectos diferentes da mesma substância. Ernst Heinrich Philipp August Haeckel Nasceu Potsdam, Prússia (1834). Formou-se em medicina pela Universidade de Berlim, em Entre suas diversas obras científicas, destacam-se Morfologia Geral dos Organismos (1866) e História Natural da Criação (1868). Faleceu em Jena, Alemanha (1919). Teoria Evolucionista A Origem das Espécies por meio da Seleção Natural foi a obra que abalou o mundo moderno. Publicada em 1859, pelo biólogo e naturalista Charles Robert Darwin ( ). Darwin, C. R. Fonte: GOOGLE, FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 13

14 Definições de Ecologia Universidade Friedrich- Schiller de Jena Foi fundada em 02 de fevereiro de 1558, na cidade de Jena, Alemanha. As bases conceituais em ecologia são bastante amplas e, por causa disso, tem sido definida de várias maneiras: I. Ecologia é o estudo das relações totais dos animais no seu ambiente orgânico como inorgânico e em particular o estudo das relações do tipo positivo ou amistoso ou do tipo negativo (inimigos) entre plantas e animais no ambiente em que vive ( HAECKEL, 1866). II. Ecologia é o estudo do ambiente da casa, incluindo todos os organismos contidos nela (incluindo o homem) e todos os processos funcionais que a tornam habitável (ODUM, 1983). III. Ecologia é a ciência que estuda as condições de existência dos seres vivos e as interações, de qualquer natureza, existentes entre seres vivos e seu meio (DAJOZ, 1983). IV. Ecologia é a ciência das relações dos seres vivos com o seu meio. Termo usado freqüentemente e erradamente para designar o meio ou o meio ambiente (DANSEREAU, 1978). Escudo da Universidade de Jena. Fonte: upload. wikimedia.org/ V. Ecologia é a ciência que estuda a dinâmica dos Ecossistemas. É a disciplina que estuda os processos, interações e a dinâmica de todos os seres vivos com os aspectos químicos e físicos do meio ambiente, incluindo também aspectos econômicos, sociais, culturais e psicológicos peculiares ao homem, que de maneira interativa deve sintetizar e gerar informações para a maioria dos demais campos do conhecimento (WICKERSHAM, 1975). VI. Ecologia é o modelo ou a totalidade das relações entre os organismos e seu ambiente (WEBSTER S, 1976). O João-de-barro (Furnarius rufu): constrói e reconstrói sua casa levando em consideração fatores ambientais. Fonte: GOO- GLE, VII. Ecologia é o ramo da ciência humana que estuda a estrutura e o desenvolvimento das comunidades humanas em suas relações com o meio ambiente e sua conseqüente adaptação a ele, assim como os novos aspectos que os processos tecnológicos ou os sistemas de organização social possam acarretar para as condições de vida do homem (FERREIRA, 1985). VIII. Ecologia é a disciplina da Biologia que lida com o estudo das inter- -relações dinâmicas dos fatores bióticos e abióticos do meio ambiente (USDT, 1983). Histórico da ecologia Relações ecológicas. Fonte: GOOGLE, A ecologia não apresenta um início bem delineado. Os primeiros antecedentes, na história natural dos gregos, foi um dos discípulos de Aristóteles, Teofrasto, que foi o primeiro a descrever as relações dos organismos entre si e com o meio. As bases posteriores para a ecologia moderna foram lançadas nos primeiros trabalhos dos fisiologistas sobre plantas e animais. Durante muito tempo desconhecida do grande público e relegada a segundo plano, por muitos cientistas, a ecologia surgiu no século passado como um dos mais populares aspectos da biologia. Em meados do século XX, a ecologia, até então restrita aos meios acadêmicos, ganha dimensões sociais devido às crescentes preocupações mundiais com a degradação do meio ambiente. Isto porque se tornou evidente que a maioria dos problemas 14 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

15 que o homem vem enfrentando, como crescimento populacional, poluição ambiental, fome e todos os problemas sociológicos e políticos atuais, são em grande parte ecológicos. O aumento do interesse pela dinâmica das populações recebeu impulso especial no início do século XIX e depois que Thomas Malthus chamou atenção para o conflito entre as populações em expansão e a capacidade da Terra de fornecer alimento. Raymond Pearl (1920), A. J. Lotka (1925), e Vito Volterra (1926) desenvolveram as bases matemáticas para o estudo das populações, o que levou a experiências sobre a interação de predadores e presas, as relações competitivas entre espécies e o controle populacional. O estudo da influência do comportamento sobre as populações foi incentivado pelo reconhecimento, em 1920, da territorialidade dos pássaros. Os conceitos de comportamento instintivo e agressivo foram lançados por Konrad Lorenz e Nikolaas Tinbergen, enquanto V. C. Wynne-Edwards estudava o papel do comportamento social no controle das populações. No início e em meados do século XX, dois grupos de botânicos, um na Europa e outro nos Estados Unidos, estudaram comunidades vegetais de dois diferentes pontos de vista. Os botânicos europeus preocuparam-se em estudar a composição, a estrutura e a distribuição das comunidades vegetais; enquanto os americanos estudaram o desenvolvimento dessas comunidades, ou sua sucessão. As ecologias, animal e vegetal, desenvolveram-se separadamente, até que os biólogos americanos deram ênfase à inter-relação de comunidades vegetais e animais como um todo. Alguns ecologistas detiveram-se na dinâmica das comunidades e populações, enquanto outros se preocuparam com as reservas de energia. Em 1920, o biólogo alemão August Thienemann introduziu o conceito de níveis tróficos, ou de alimentação, pelos quais a energia dos alimentos é transferida, por uma série de organismos, das plantas (produtoras) aos vários níveis de animais (consumidores). Em 1927, C. S. Elton, ecologista inglês especializado em animais, avançou nessa abordagem com o conceito de nichos ecológicos e pirâmides de números. Dois biólogos americanos, E. Birge e C. Juday, na década de 1930, ao medir a reserva energética de lagos, desenvolveram a idéia da produção primária, isto é, a proporção na qual a energia é gerada, ou fixada, através da fotossíntese. A ecologia moderna atingiu a maioridade em 1942, com o desenvolvimento pelo americano R. L. Lindeman, do conceito tróficodinâmico de ecologia, que detalha o fluxo da energia através do ecossistema. Esses estudos quantitativos foram aprofundados pelos americanos Eugene e Howard Odum. Um trabalho semelhante sobre o ciclo dos nutrientes foi realizado pelo australiano J. D. Ovington. O estudo do fluxo de energia e do ciclo de nutrientes foi estimulado pelo desenvolvimento de novas técnicas (radioisótopos, microcalorimetria, computação e matemática aplicada) que permitiram, aos ecologistas, rotular, rastrear e medir o movimento de nutrientes e energias específicas através dos ecossistemas. Esses métodos modernos deram início a um novo estágio no desenvolvimento dessa ciência (a ecologia dos sistemas), que estuda a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas. Sua popularização ocorre especialmente após 1967, ano de um grande acidente com o petroleiro Torrey Canyon, na França. Nesse período, além do estudo do mundo natural, a ecologia incorpora sua reflexão na relação: homem e natureza. Emerge assim, ao lado de outras ciências, como instrumento indispensável para a compreensão e solução das principais questões ambientais. Teofrasto Nasceu no ano de 372 a.c., oriundo de Eressos, em Lesbos. Filósofo e sucessor de Aristóteles na escola peripatética. Faleceu em 287 a.c.. Teofrasto. Fonte: wa2. jcyl.es/teofrasto Thomas Robert Malthus Nasceu em Rookery, Surrey, Inglaterra (1766). Estudou no Jesus College, Cambridge, e em 1797 foi ordenado sacerdote da Igreja anglicana. A partir de 1805 ensinou economia política em Haileybury. Publicou, anonimamente, a obra Essay on Population (1798) - Ensaio sobre a população, no qual afirma que a população cresce em progressão geométrica, enquanto a produção de alimentos aumenta em progressão aritmética. Morreu em Saint Catherine, Somerset (1834). Malthus, T. R. Fonte: FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 15

16 Primeiros trabalhos relacionados à ecologia Biótopo Corresponde a uma determinada região que apresenta regularidade nas condições ambientais, e nas populações de animais e vegetais. Nicho ecológico Representa o conjunto de atividades que a espécie desempenha, incluindo relações alimentares, obtenção de abrigos e locais de reprodução; ou seja, é o modo de vida de cada espécie, no seu habitat. Biocenose, Biota ou Comunidade biológica Representa os organismos vivos que habitam uma determinada região. Entre os primeiros trabalhos relacionados à ecologia, destacam-se: Forbes (1843) - Estudou a distribuição dos animais no mar Egeu; Möbius (1877) - Introduziu por ocasião do seu estudo sobre os bancos de ostras, o termo BIOCENOSE; Final do século XIX e início do XX - Foram publicados diversos trabalhos tratando das relações entre seres vivos e o ambiente; Entre 1900 e Começou o estudo da ecologia separado da Biologia. Acumularam-se os primeiros trabalhos relacionados à ecologia, dentre os quais devem ser destacados os seguintes: Shelford (1913) - Estudo das comunidades animais na América temperada; Adams (1913) - Guia para o estudo da ecologia animal; Davenport (1915) - Estudo ecológico das pradarias e invertebrados das florestas; Volterra (1926) - Variações e flutuações do número de indivíduos em convivência animal; Elton (1927) - Ecologia animal (primeira tentativa de definição das bases teóricas da ecologia); Chapman (1931) - Ecologia animal com especial referência aos insetos; Uvarov (1931) - Insetos e o clima; Gause (1935) - Verificações experimentais da teoria matemática da luta pela vida; Ferri (1944) - No Brasil, primeira tese de ecologia (Ecologia do Cerrado). As primeiras sociedades de ecologia No transcurso da segunda década de 1900 são fundadas as primeiras sociedades ecológicas, dentre as quais devem ser destacadas as duas seguintes: British Ecological Society (1913); Ecological Society of America (1916). Os primeiros periódicos de ecologia Entre os primeiros periódicos especializados em temas ecológicos que foram editados, destacam-se: Journal of Ecology (1913); Ecology (1920); Ecological Monographs (1931); Journal of Animal Ecology (1932). O conceito básico unificador Até o fim do século XX, faltava à ecologia uma base conceitual. A ecologia moderna, porém, passou a se concentrar no conceito de ecossistema 16 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

17 (Figura 1.2) - uma unidade funcional composta de organismos integrados, e em todos os aspectos do ambiente, em qualquer área específica. Envolve tanto os componentes abióticos quanto os componentes bióticos, através dos quais ocorrem o ciclo dos nutrientes e os fluxos de energia. Os ecossistemas precisam conter algumas inter-relações estruturadas entre solo, água e nutrientes, de um lado, e entre produtores, consumidores e decompositores, do outro. Figura 1.2 Esquema da composição de um ecossistema. Fonte: GOOGLE (2011). Os ecossistemas funcionam graças à manutenção do fluxo de energia e do ciclo de materiais, desdobrados numa série de processos e relações energéticas, chamadas cadeia alimentar, que agrupa os membros de uma comunidade natural. Existem cadeias alimentares em todos os habitats, por menores que sejam esses conjuntos específicos de condições físicas que cercam um grupo de espécies. As cadeias alimentares são complexas e várias cadeias se entrecruzam de diversas maneiras, formando uma teia alimentar que sustenta o equilíbrio natural de plantas, herbívoros e carnívoros. Os ecossistemas tendem à maturidade (estabilidade) e ao atingí-la, passa de um estado menos complexo para um mais complexo. Essa mudança direcional é chamada sucessão. Sempre que um ecossistema é utilizado, e que a exploração se mantém, sua maturidade é adiada. Petroleiro Torrey Canyon Petroleiro de bandeira liberiana foi construído em 1958, no estaleiro de Newport News Shipbuilding (Virgínia, EUA). No Japão, em 1964, houve uma operação de aumento de porte tinha em média 267,30m de comprimento por 41,25m de largura maior (boca). Em 1967, o navio tomou o caminho de Milford Haven, Grã-Bretanha, onde deveria entregar um carregamento de petróleo. Próximo ao destino final, o navio encalhou (colidiu) nos rochedos de Pollard's Rock, situados ao largo das ilhas Scilly. Ocorreu, imediatamente, o vazamento de galões de petróleo, que, devido à ação das marés e dos ventos, começaram a poluir os litorais ingleses e franceses. Por falta de experiência, no domínio sobre métodos antipoluidores, britânicos e franceses usaram, em suas praias, produtos de limpeza ainda mais tóxicos do que o líquido derramado pelo petroleiro naufragado. De fato, isso se tornou a maior catástrofe ecológica marítima européia. Petroleiro Torrey Canyon. Fonte: org/ FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 17

18 Meio abiótico Representa o componente não vivo do meio ambiente. Inclui as condições físicas e químicas do meio. Meio biótico Representa o componente vivo do meio ambiente. Inclui as interações entre os organismos. Cadeia alimentar Sequência hierárquica de organismos que se alimentam uns dos outros. Sucessão A circunstância em que uma espécie se desenvolve sobre um determinado ambiente, proporcionando o surgimento de outras espécies. População O conjunto de organismos de uma mesma espécie que habitam uma determinada área, num espaço de tempo definido. Pressão seletiva É o termo designado para relacionar o papel do meio ambiente na seleção dos genes de uma população. Assim, dependendo de qual for o ambiente onde os organismos estão interagindo, através da seleção natural, alguns genes terão maior chances de sobreviver do que outros. Um dos maiores problemas ambientais do Brasil é a destinação inadequada de resíduos sólidos gerados, sendo que, muitas vezes, estes são depositados em lixões, onde não há nenhum tratamento preliminar. Atualmente, no país, ocorrem cerca de 180 mil toneladas de resíduos por dia. A principal unidade funcional de um ecossistema é sua população, a qual ocupa um nicho funcional específico, relacionado à sua função no fluxo de energia e ciclo de nutrientes. Tanto o ambiente quanto a quantidade de energia fixada em qualquer ecossistema são limitados. Quando uma população, numericamente, atinge os limites impostos pelo ecossistema, seu tamanho precisa ser estabilizado e, caso isso não ocorra, deve declinar em conseqüência de doença, fome, competição, baixa reprodução e outras reações comportamentais ou psicológicas. Mudanças e flutuações no meio ambiente representam uma pressão seletiva sobre a população, que deve se ajustar. O ecossistema tem aspectos históricos: o presente está relacionado com o passado e o futuro com o presente. Assim, o ecossistema é o conceito que unifica a ecologia vegetal e animal, a dinâmica, o comportamento e a evolução das populações. Os movimentos ecológicos O crescimento acelerado e desorganizado da sociedade urbanoindustrial tem provocado graves impactos ao ambiente, especialmente, no que tange à poluição do ar, das águas e do solo; gerando os desmatamentos descontrolados, a desertificação, a extinção de espécies, o efeito estufa, a destruição da camada de ozônio e a ocorrência de chuvas ácidas. Em última instância, os estudiosos acreditam num colapso total dos sistemas naturais, uma vez que o modelo capitalista de crescimento ilimitado é incompatível com a finitude de recursos do planeta. Os ecossistemas também são incapazes de assimilar e processar a enorme quantidade de detritos produzidos pelas indústrias. Segundo os mais brilhantes e frutuosos ecologistas, a superação do problema do esgotamento e do colapso da natureza envolve uma redefinição da idéia de progresso, que carece tornar-se ecologicamente sustentável. A intervenção do homem no ambiente, ao longo da história, principalmente após a revolução industrial, foi sempre no sentido de agredir e destruir o equilíbrio ecológico, não raro com conseqüências desastrosas. Nesse sentido, a luta pela preservação do ambiente intensifica-se a partir da década de 40, com a criação de uma série de organizações governamentais e não-governamentais, as ONGs de atuação mundial. Em 1948 é fundada a União Internacional para a Conservação da Natureza (UICN), com sede na Suíça. A partir de então, as entidades conservacionistas difundem-se pelo mundo, com destaque para o Fundo Mundial para a Natureza (WWF), surgido em 1961 e sediado na Suíça; para o Greenpeace e para os Amigos da Terra Internacional, fundada nos EUA, em O movimento também se institucionaliza nos partidos políticos, os chamados Partidos Verdes, que disputam eleições em vários lugares do mundo, como Alemanha, França e Brasil. Existem basicamente três tipos de recursos naturais: os renováveis, como os animais e vegetais; os não-renováveis, como os minerais e fósseis; e os recursos livres, como o ar, a água, a luz solar e outros elementos que existem em grande abundância. O movimento ecológico reconhece os recursos naturais como a base da sobrevivência das espécies e defende garantias de reprodução dos recursos renováveis e de preservação das reservas de recursos não-renováveis. No Brasil, o movimento conservacionista está em ascensão. Em 1934, foi realizada no Museu Nacional, no Rio de Janeiro, a I Conferência Brasileira de Proteção à Natureza. Três anos mais tarde criou-se o primeiro parque nacional brasileiro, na região de Itatiaia - RJ. 18 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

19 Além dos grupos conservacionistas, surgiu, no movimento ecológico um novo tipo de grupo - os ecologistas. A linha divisória entre eles nem sempre está bem demarcada, pois muitas vezes os dois tipos de grupos se confundem em alguma luta específica comum. Os ecologistas, porém, apesar de mais recentes, têm peso político cada vez maior. Vertente do movimento ecológico que propõe mudanças globais nas estruturas sociais, econômicas e culturais, esse grupo nasceu da percepção de que a atual crise ecológica é conseqüência direta de um modelo de civilização insustentável. Embora seja também conservacionista, o ecologismo caracteriza-se por defender não só a sobrevivência da espécie humana, como também a construção de formas sociais e culturais que garantam essa sobrevivência. Um marco nessa tendência foi a Conferência das Nações Unidas sobre o Ambiente Humano, realização em Estocolmo, da em 1972, que oficializou o surgimento da preocupação ecológica internacional. Seguiram-se relatórios sobre esgotamento das reservas minerais, aumento da população etc., que tiveram grande impacto na opinião pública, nos meios acadêmicos e nas agências governamentais. Em 1992, 178 países participaram da Conferência das Nações Unidas para o Meio Ambiente e o Desenvolvimento, realizada no Rio de Janeiro. Embora com resultados muito aquém das expectativas dos ecologistas, foi mais um passo para a ampliação da consciência ecológica mundial. Aprovou documentos importantes para a conservação da natureza, como a Convenção da Biodiversidade e a do Clima, a Declaração de Princípios das Florestas e a Agenda 21. A Agenda 21 é talvez o mais polêmico desses documentos. Tenta unir ecologia e progresso num ambicioso modelo de desenvolvimento sustentável, ou seja, compatível com a capacidade de sustentação do crescimento econômico, sem exaustão dos recursos naturais. Prega a união de todos os países com vistas à melhoria global da qualidade de vida. Uma das conclusões da conferência é que se os avanços tecnológicos em curso não foram suficientes para assegurar a integridade da biosfera, será necessário diminuir os padrões de produção e consumo, especialmente nos países industrializados - os maiores consumidores dos recursos naturais. A constatação está expressa no 4º capítulo da Agenda 21, o documento mais importante da reunião, ao lado da Carta da Terra. O tema tem sido abordado nos encontros anuais da Comissão das Nações Unidas sobre Desenvolvimento Sustentável (CDS), criada para acompanhar a implementação das políticas ambientais firmadas na ECO-92. O balanço até 1995 mostrava que os países enfrentariam enormes dificuldades políticas, econômicas e sociais para atingir essa meta. Fonte: org Fonte: co.uk/ Áreas de estudo A ecologia se desenvolveu perlongando duas vertentes: a do estudo das plantas e a do estudo dos animais. A ecologia vegetal aborda as relações das plantas entre si e com seu ambiente. A abordagem é altamente descritiva da composição vegetal e florística de uma área e normalmente ignora a influência dos animais sobre as plantas. Diversamente, a ecologia animal envolve o estudo da dinâmica, distribuição e comportamento das populações, e das inter-relações de animais com seu ambiente. Como os animais dependem das plantas para sua alimentação e abrigo, a ecologia animal não pode ser totalmente compreendida sem um conhecimento considerável sobre a ecolo- Fonte: gov.br FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 19

20 Carta da Terra Disponível em: ECO-92 A ECO-92, Rio-92, Cúpula, Cimeira da Terra ou, mais conhecida como a Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento (CNUMAD), realizada entre 3 e 14 de junho de 1992, no Rio de Janeiro. O seu objetivo principal foi buscar meios de conciliar o desenvolvimento sócioeconômico com a conservação e proteção dos ecossistemas da Terra. Fisiologia Do grego physis/natureza e logos/palavra ou estudo; É o conjunto de todos os processos físicos e bioquímicos que ocorrem no interior de cada organismo vivo. Por exemplo: a atividade cerebral, o funcionamento dos músculos, o transporte de gases, a digestão dos alimentos etc.. gia vegetal. Isso é verdade, especialmente, nas áreas aplicadas da ecologia, tal como a de manejo da vida selvagem. A ecologia vegetal e a animal podem ser vistas como o estudo das inter-relações de um organismo individual com seu ambiente (autoecologia), ou como o estudo de comunidades de organismos (sinecologia). A autoecologia, ou estudo clássico da ecologia, é experimental e indutiva. Por estar, normalmente, interessada no relacionamento de um organismo com uma ou mais variáveis, é facilmente quantificável e útil nas pesquisas de campo e de laboratório. Algumas de suas técnicas são tomadas de empréstimo da química, da física e da fisiologia. A autoecologia contribuiu com, pelo menos, dois importantes conceitos: a constância da interação entre um organismo e seu ambiente, e a adaptabilidade genética de populações às condições ambientais do local onde vivem. A sinecologia é filosófica e dedutiva, sendo largamente descritiva, não é facilmente quantificável e contém uma terminologia muito vasta. Apenas recentemente, com o advento da era eletrônica e atômica, a sinecologia desenvolveu os instrumentos para estudar sistemas complexos e dar início a sua fase experimental. Os conceitos importantes desenvolvidos pela sinecologia são aqueles ligados ao ciclo de nutrientes, reservas energéticas, e desenvolvimento dos ecossistemas; tendo ligações estreitas com a pedologia, a geologia, a meteorologia e a antropologia cultural. A sinecologia pode ser subdividida de acordo com os tipos de ambiente, como terrestre ou aquático. A ecologia terrestre, por conter subdivisões para o estudo de florestas e desertos, por exemplo, abrange aspectos dos ecossistemas terrestres como microclima, química dos solos, fauna dos solos, ciclos hidrológicos, ecogenética e produtividade. Segundo Schröter (1896), quem estuda as relações de uma espécie individual, como o seu ambiente, estuda autoecologia. Esta é que estabelece os limites de tolerância e a preferência de cada espécie em relação a cada fator ambiental. Assim, autoecologia é, praticamente, sinônimo de ecologia fisiológica. Alguns autores acentuam que ela despreza as interações da espécie considerada com as demais, isto é, a interferência dessa espécie com as outras com as quais convive e vice-versa. Não vemos como isso possa ser feito, a não ser, retirando a espécie de seu ambiente para estudá-la com maior rigor, não no ambiente que lhe é peculiar, mas num outro, completamente artificial. Ora, quem fizer isso não estará, a nosso ver, estudando autoecologia, mas fisiologia. Se, depois fizer ilações de natureza ecológica, estará, então, estudando fisiologia ecológica, ou ecofisiologia. A sinecologia é, por assim dizer, a sociologia de todos os seres vivos, integrados em seus diversos ambientes, não apenas do homem. Assim como temos grupos humanos com diferentes características, vivendo em ambientes específicos, temos grupos de animais e grupos de plantas. Em uma concepção menos antropocêntrica temos grupos de animais (incluindo o homem) e de plantas, vivendo em ambientes determinados. Quando se observa mudança ambiental, por causas espontâneas (naturais) ou por interferência do homem, geralmente, ocorrem alterações nos conjuntos de seres da região considerada. Assim, quando um pântano é drenado, certas espécies de plantas e animais desaparecem; outras aí surgem, onde antes não existiam; e algumas podem resistir às novas condições estabelecidas - são as que persistem. Os ecossistemas terrestres são mais influenciados por organismos e sujeitos a flutuações ambientais muito mais amplas do que os ecossistemas 20 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

21 aquáticos. Estes são mais afetados pelas condições da água e possuem resistência à variáveis ambientais, como temperatura. Por ser o ambiente físico tão importante no controle dos ecossistemas aquáticos, dá-se muita atenção às características físicas do ecossistema, como as correntes e a composição química da água. Por convenção, a ecologia aquática, denominada Limnologia, limita-se à ecologia de cursos da água, que estuda a vida em águas correntes, e à ecologia dos lagos, que se detém sobre a vida em águas relativamente estáveis. A vida em mar aberto e estuários é objeto da Ecologia marinha. De outro modo, podem-se estudar, especificamente, as correlações recíprocas entre as espécies e as relações destas com o ambiente físico que ocupam. Quem isso fizer estará estudando Sinecologia (do grego: Syn significa conjunto, oikos, casa e logos estudo). Assim, Sinecologia é a Ecologia dos conjuntos de seres vivos, podendo ser praticada de modo estático ou dinâmico. No primeiro caso limita-se a descrever os grupos de seres vivos que ocorrem em certo ambiente; no segundo, procura examinar as razões pelas quais, por exemplo, em determinado ambiente, grupos de seres vivos se substituem em tempos mais ou menos longos. Também se pode abordar a Sinecologia sob dois aspectos: por exemplo, estudando as relações do ambiente com os agrupamentos vegetais - Sinecologia mesológica; ou estudando as reações (o comportamento) desses agrupamentos as condições do ambiente - Sinecologia etológica. Outras abordagens ecológicas se concentram em áreas especializadas. O estudo da distribuição geográfica das plantas e animais denomina-se Geografia ecológica animal e vegetal. Crescimento populacional, mortalidade, natalidade, competição e relação predador-presa são abordadas na Ecologia populacional. O estudo da genética e a ecologia das raças locais e espécies distintas é a Ecologia genética. As reações comportamentais dos animais ao seu ambiente, e as interações sociais que afetam a dinâmica das populações são estudadas pela Ecologia comportamental. As investigações de interações entre o ambiente físico e o organismo se incluem na Ecoclimatologia e na Ecologia fisiológica. A parte da Ecologia que analisa e estuda a estrutura e a função dos ecossistemas pelo uso da matemática aplicada, modelos matemáticos e análise de sistemas é a Ecologia dos sistemas. A análise de dados e resultados, feita pela Ecologia dos sistemas, incentivou o rápido desenvolvimento da ecologia aplicada, que se ocupa da aplicação de princípios ecológicos ao manejo dos recursos naturais, produção agrícola, e problemas de poluição ambiental. Limnologia Do grego limne/lago e logos/estudo; É a ciência que estuda as águas interiores, independentemente de suas origens, mas verificando as dimensões e concentração de sais, em relação aos fluxos de matéria e energia e as suas comunidades bióticas. Interações da Ecologia com outras áreas de estudo A ecologia é uma ciência multidisciplinar, que envolve biologia vegetal e animal, taxonomia, fisiologia, genética, comportamento, meteorologia, pedologia, geologia, sociologia, antropologia, física, química, matemática, eletrônica etc. (Figura 1.3). Quase sempre se torna difícil delinear a fronteira entre a ecologia e qualquer dessas ciências, pois todas têm influência sobre ela. A mesma situação existe dentro da própria ecologia. Na compreensão das interações entre o organismo e o meio ambiente ou entre organismos, é quase sempre difícil separar comportamento de dinâmica populacional, comportamento de fisiologia, adaptação de evolução e genética, e ecologia animal de ecologia vegetal. Portanto, se pode dizer que o ecólogo é um cientista eclético, que tenta integrar conceitos que interpretam o mundo. Pedologia Do grego pedon/solo, terra e logos/estudo; É o nome dado ao estudo dos solos, no seu ambiente natural. Faz parte da Geografia Física, e é um dos dois ramos das Ciências do solo, sendo o outro a edafologia. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 21

22 Caatinga Vegetação típica da região semiárida do Nordeste brasileiro, constituída por plantas cujas principais características são folhas pequenas, às vezes transformadas em espinhos, casca grossa, formação de uma camada de cera e raízes com capacidade de armazenar água. Pampas Denominação dada às vastas planícies do Rio Grande do Sul, cobertas de excelentes pastagens, que servem para criação de gado, principalmente bovino, cavalar e lanígero. Araucária É um gênero de árvores coníferas, da família Araucariaceae. Existem 19 espécies no gênero, com distribuições, altamente, separadas na Nova Caledônia (onde 13 espécies são endêmicas), Ilha Norfolk, sudeste da Austrália, Nova Guiné, Argentina, Chile, e sul do Brasil. Figura 1.3 Interações da Ecologia. A utilização de uma base multidisciplinar torna a ecologia uma ciência pautada em raízes lógicas e metodológicas múltiplas. Huggett (1995) usa o termo geoecologia para definir uma ciência que se concentra no estudo da interação entre os animais, plantas, fungos e microrganismos com a pedologia, geografia e geologia. Outro termo utilizado seria a Ecologia da paisagem, que integraria os conceitos da formação, modificação e organização dos ambientes. Pode-se observar que o campo da ecologia é muito vasto e Margalef (1989) extrapola seu campo de atuação para áreas onde se trabalham questões do tipo: (1) descrição e ordenação geográfica da paisagem; (2) questões prática de agricultura e pecuária; (3) interação do ambiente com a fisiologia e a etologia das espécies; (4) demografia, com introdução de pontos de vista matemáticos. Cada uma dessas questões indica que a ecologia é, intrinsecamente, multidisciplinar. A ciência da Ecologia trabalha algumas questões básicas, dentre as quais podem ser citadas as seguintes: a) Como e por que os organismos estão distribuídos em um determinado ambiente? b) Qual o efeito de determinado parâmetro ambiental sobre os organismos? c) Qual a razão de se ter no ambiente um conjunto de espécies e como se processam as interações entre estas? d) Qual o efeito das alterações no ambiente sobre o homem? A Ecologia é, ao mesmo tempo, uma ciência de análise e de síntese. Em termos formais, o produto deste espectro, faz com que a Ecologia possua diferentes divisões, com limites às vezes não muito nítidos. Assim sendo, diferentes pesquisadores se dedicam a várias subáreas, dentre as quais é importante destacar (Figura 1.4): 22 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

23 Figura 1.4 Subdivisões da Ecologia. Ecologia: ciência de síntese e de análise A Ecologia é uma ciência de síntese de conhecimento, pois, para descrever e explicar a distribuição dos diferentes seres vivos, nos vários ambientes, tem que buscar conhecimento nas ciências mais diversas. Liga-se, naturalmente, aos ramos da Zoologia e da Botânica, bem como da Microbiologia, da Fisiologia, da Genética, da Física, da Química, e ainda, entre outras, também a Estatística - esta pode fornecer métodos que dirão da validade dos resultados obtidos; e a Fitogeografia - esta parece mais estática, quando descreve a atual distribuição dos conjuntos vegetais na Terra. Entretanto, se considerarmos, como é imprescindível a história geológica do planeta e a distribuição dos grupos vegetais, que se sucederam através do tempo geológico, observa-se que esta ciência também encara, dinamicamente, a evolução das comunidades vegetais. A procura da razão, de certos fenômenos, faz da Ecologia uma ciência de análise. Por exemplo, no Nordeste brasileiro há predominância do bioma caatinga. No Sul, encontramos os campos que se prolongam nos pampas uruguaios e argentinos, bem como matas de Araucária. Por que estes campos e estas matas não ocorrem no Nordeste e por que faltam, no Sul, as caatingas nordestinas? Para tentar explicar problemas como estes são necessários uma soma enorme de dados fornecidos pela Climatologia, Pedologia e pela Geomorfologia, entre muitas outras ciências. É preciso analisar o comportamento das diferentes espécies que compõem os diversos grupos que ocorrem em vários ambientes. Feliz Rawitscher Organizador do Departamento de Botânica, da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Universidade de São Paulo, fundada em 1934, no governo de Armando de Salles Oliveira. Mário Guimarães Ferri Nasceu em São José dos Campos, São Paulo (1918). Foi professor da Universidade de São Paulo (USP). Foi um ecólogo pioneiro no Brasil. Procurava informar o público através de livros e artigos de divulgação sobre ecologia e poluição: em linguagem clara e precisa apresentava informações necessárias pra compreender a importância da conservação do ambiente. Morreu em São Paulo capital (1985). Cedrela fissilis (Cedro) Espécie rara, que ocorre em diversas formações florestais brasileiras. Essa árvore frondosa produz uma das madeiras mais apreciadas no comércio, tanto brasileiro quanto internacional. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 23

24 A ecologia vegetal no Brasil Deve-se considerar o Brasil como um dos países pioneiros no campo da Ecologia Vegetal. O fato de um livro básico, pioneiro em Ecologia, Lagoa Santa, de Warming, conter estudos levados a cabo no que era, na época, um lugarejo miserável, próximo de Belo Horizonte, não foi casual o fato de Feliz Rawitscher, vindo da Alemanha, ter introduzido, no País, estudos experimentais de Ecologia. Em 1942 iniciou a divulgação de Problemas de Fitoecologia com Considerações Especiais sobre o Brasil Meridional. Este trabalho foi completado dois anos mais tarde quando considerou, particularmente, os demais fatores climatológicos: luz, oxigênio, vento, fatores pedológicos e gás carbônico. Ao mesmo tempo em que se divulgavam, em nossa língua, conhecimentos dessa nova ciência, também estimulava o desenvolvimento de trabalhos experimentais. Em 1942 publicou Algumas Noções sobre a Transpiração e o Balanço d Água de Plantas Brasileiras, e no mesmo ano, com Ferri, publicou um trabalho sobre a metodologia para estudo da transpiração cuticular em Cedrela fissilis, trabalho esse que contém algumas considerações ecológicas. E em 1943, Rawitscher, Ferri e Rachid; publicaram o primeiro trabalho experimental sobre a vegetação dos nossos cerrados, correlacionando-a com as reservas de água contidas em seus solos profundos. Em 1944 Ferri elaborou e defendeu a primeira tese de documento no campo da Botânica, no Brasil, versando sobre a Transpiração de Plantas Permanentes dos Cerrados, tese essa de cunho eminentemente ecológicoexperimental. Daí em diante, expandiram-se muito as pesquisas ecológicas entre nós, especialmente no referido Departamento, onde inúmeras teses de mestrado, doutoramento livre-docência e cátedra foram elaboradas sobre a ecologia de cerrados (Ferri, Rachid, colaboradores e discípulos), caatingas nordestinas (Ferri), caatingas do Alto Rio Negro, no Amazonas (Ferri), mata pluvial tropical (Coutinho), dunas (Andrade), manguezais (Lambert); mata de Araucária, no Rio Grande do Sul (Backes); a vegetação do Vale do Itajai, Santa Catarina (Klein). Esse capítulo apresentou as noções gerais sobre o surgimento da Ecologia como ciência que se preocupa com o estudo do meio ambiente, desde sua origem até as subdivisões mais recentes. Em comparação com outras ciências correlatas podemos afirmar que ela é uma ciência jovem que passou a se desenvolver rapidamente com o aumento da população humana e o aumento dos problemas ambientais que preocupam hoje a humanidade, como as mudanças climáticas e o aquecimento global com todas suas repercussões. A Ecologia interage com a maioria das áreas de conhecimento, visto que o meio ambiente é de interesse difuso pelo fato de todos os seres vivos precisarem de um determinado habitat com pretensão de uso diferente, daí a necessidade de analisar a Ecologia e sua interfase com os problemas modernos. Neste capitulo também é abordado o surgimento de movimentos e organizações ambientalistas que militam em prol da conservação da natureza, a preservação da biodiversidade e os impactos que são causados nos ecossistemas em conseqüência das ações de degradação. Também é versado superficialmente o desenvolvimento da ecologia no Brasil. 24 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

25 1. Explique como surgiu o vocábulo Ecologia. 2. Procure em cinco dicionários de autores diferentes a definição para a palavra Ecologia. 3. Descreva de forma sucinta o histórico da Ecologia. 4. Como surgiram os movimentos ecologistas no mundo? 5. Explique cinco maneiras de como a Ecologia interage com outras ciências correlatas. 6. Por que podemos dizer que a Ecologia é uma ciência multidiscplinar? A ecologia acústica Apreciar os sons da natureza é algo comum no ser humano desde tempos mais remotos, porém, apenas no final dos anos 60 surgiu o primeiro projeto que se tem noticia com finalidade específica de estudar o meio ambiente sonoro, o World Soundscape Project (WSP), como foi chamado, foi formado por pesquisadores da Simom Fraser University. Assim surgiu o conceito da Ecologia Acústica e das Paisagens Sonoras. A ecologia acústica seria o estudo da relação entre os organismos vivos e o seu ambiente sônico (paisagem sonora ou soundscape), tendo como principais atributos, chamar a atenção para os desequilíbrios desta relação, otimizar a qualidade acústica sempre que possível, manter e proteger as paisagens sonoras acusticamente balanceadas onde quer que as mesmas existam. O profissional que milita nesta área se preocupa em auxiliar na áudiopreservação dos ambientes naturais ameaçados, registrando a identidade eco acústica dos mais variados ecossistemas, o ambiente sônico de cada habitat, através do registro digital da musicalidade da natureza e utilizá-la nos mais diversos espaços com a finalidade de se criar uma atmosfera sônica mais saudável, harmoniosa e equilibrada; auxiliando na purificação auditiva contra as estressantes arritmias sonoro-urbanas. Dessa forma, os sons ambientais propiciam uma maior sensibilização e interiorização de conceitos e valores naturalísticos essenciais; promovendo aos ouvintes, um maior interesse e conscientização ecológica quanto às questões ambientais. Fonte: FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 25

26 Leitura Artigo CAVALCANTI, R. B. Ecologia teórica e conservação biológica. In: Atas do Encontro de Ecologia Evolutiva, Universidade Estadual Paulista, Rio Claro, maio Anais... Rio Claro: Academia de Ciências de São Paulo p Sites BEGON, M.; HARPER, J. L.; TOWSEND, C. R. Ecology. 4 ed. Oxford: Blackwell Science, DAJOZ, R. Princípios de ecologia. Porto Alegre: Artmed, FELDMANN, F. Guia da ecologia para entender e viver melhor a relação homem-natureza. São Paulo: Guias Abril, Editora Abril PRIMACK, R. B.; RODRIGUES, E. Biologia da conservação. Londrina: Gráfica e Editora Midiograf, FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

27 Capítulo 2 Fatores ecológicos Objetivos: Aprimorar conceitos relacionados com a distribuição dos seres vivos em função dos parâmetros climáticos, hídricos e edáficos. Mostrar como o clima influencia a ocupação dos espaços físicos nos ecossistemas; Determinar como atuam e como são expressos os fatores ecológicos. Discorrer sobre as ações relacionadas com o solo e sua formação na ocorrência das diversas formas de vida presentes num ecossistema.

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29 Fator ecológico é todo elemento do ambiente susceptível a agir diretamente sobre os seres vivos, pelo menos em uma das fases de seu ciclo de desenvolvimento e eles atuam eliminando certas espécies dos territórios, e conseqüentemente, intervindo na distribuição geográfica dos mesmos; modificam as taxas de fecundidade e de mortalidade; atuam sobre os ciclos de desenvolvimento; provocam migrações, agindo na densidade das populações; favorecem o aparecimento de modificações adaptativas (hibernação, reações fotoperiódicas etc.). Os fatores ecológicos podem ser divididos em dois grupos: o dos que compõem o ambiente físico (Fatores abióticos) e o dos que integram o ambiente biológico (Fatores bióticos). a) Fatores abióticos: integrados pelos fatores físicos, tais como luminosidade, temperatura, pressão atmosférica, ventos, umidade e pluviosidade, e pelos fatores químicos como quantidade relativa dos diversos elementos químicos presentes na água e no solo. O pluviômetro é um aparelho utilizado na meteorologia para medir, geralmente, em milímetros (mm), a quantidade de chuva durante um determinado tempo e local. b) Fatores bióticos: representados pelos seres vivos e suas interações intraespecíficas de predação, competição, parasitismo, entre outros; assim como dos fatores alimentares. Fatores abióticos: climáticos e hídricos Devem ser considerados três grandes conjuntos de fatores: a) os fatores climáticos (pluviosidade, temperatura, umidade atmosférica, ventos, luz); b) os fatores hídricos, representados máxime pela composição química da água; e c) os fatores edáficos (Capítulo 3), isto é, ligados aos solos (textura, estrutura, composição química, ph, umidade, capacidade de retenção da água, permeabilidade). Fatores climáticos Clima Clima é o conjunto de estados da atmosfera próprios de um lugar que, em contato com as massas continentais ou oceânicas, provocam fenômenos como aridez, umidade e precipitação. Portanto, é o ramo da Geografia física que trata dos climas da Terra, analisando-os quer do ponto de vista estático, quer através de suas principais manifestações, tais como as condições de tempo. Climatologia é a ciência que descreve os climas e traça sua formação; proporcionando dados para as ciências aplicadas como a Meteorologia. O clima de uma região é determinado por variáveis como temperatura, dire- O relevo exerce uma função ponderável na distribuição da precipitação, provocando as chuvas orográficas ou ilhas de umidade. No Ceará, pode- -se observar os enclaves de altitude que se erguem no meio da Caatinga: Serra da Meruoca, Serra de Baturité, Serra da Ibiapaba, Chapada do Araripe, Chapada do Apodi, entre outros. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 29

30 ção e velocidade dos ventos, pressão atmosférica, umidade, latitude, altitude, pluviosidade e insolação. A climatologia divide-se em diversos ramos, segundo suas aplicações práticas. A Climatologia aeronáutica se aplica à determinação de rotas de navegação aérea e à escolha dos lugares adequados à construção de aeroportos. A Climatologia marítima serve a finalidades análogas. Os estudos climatológicos agrícolas visam estabelecer as melhores relações entre o clima e as atividades de plantio e colheita. A Bioclimatologia analisa a relação entre elementos climáticos e fenômenos biológicos e inclui a Bioclimatologia humana. Esta se subdivide em ramos como a Climopatologia, que estuda a relação entre o clima e as doenças, e a Climototerapia, que se ocupa da influência das variações climáticas na cura ou erradicação de enfermidades. A Climatologia urbana investiga o microclima das cidades e a influência exercida sobre o clima pela contaminação atmosférica produzida por grandes núcleos populacionais. Entre os fatores que mais influenciam na classificação do clima, exemplifica-se: a pluviosidade e a temperatura. Estes dois fatores afetam, principalmente, os sentidos e enseja ao homem ter uma idéia rápida e condutiva na formação de opinião a respeito de um clima. O Brasil apresenta várias regiões climáticas (Figura 2.1). Pluviosidade Figura 2.1 Clima brasileiro. Fonte: A pluviosidade é a quantidade de chuva que cai numa determinada área ou região em um determinado lapso de tempo, medida em milímetro (mm). A pluviosidade é um parâmetro extremamente importante, pois possibilita quantificar o volume de água disponível em um determinado local. No Nordeste brasileiro é grande a correlação entre o bioma Caatinga e o clima, ao qual se deve atribuir à maior parte das características deste ambiente. Em quase toda a área da Caatinga está presente o clima quente e semiárido (Bsh na classificação de Köppen). Na Caatinga chove pouco, geralmente não mais do que 3 ou 4 meses por ano e, mesmo assim, com bastante 30 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

31 irregularidade. A pluviometria média oscila entre 350 e 800 mm/ano, sendo menor em algumas áreas específicas. Uma particularidade quanto às chuvas é que às vezes é possível cair num só dia, chuvas violentas, de até 150 mm. Experimente Pluviômetro caseiro Material: Garrafa PET de 2 litros; Tesoura; Régua; Haste de madeira; Fita adesiva; Mamadeira (ou recipiente similar que marque a quantidade de líquido em mililitros-ml); Preparo Corte a garrafa PET no sentido transversal a uma altura de 20cm, formando um recipiente; Prenda a garrafa a uma haste de madeira com fita adesiva; fixando a haste no solo; Pronto! Já está criado o seu pluviômetro caseiro simples e eficiente. Após a chuva despeje a água do pluviômetro caseiro em copo de medida (ex: mamadeira) para medir a quantidade de água de chuva precipitada, em mililitros (ml). Depois, divida a quantidade de água (ml), pela área da boca do pluviômetro caseiro, multiplicado por (mil). Assim você terá a quantidade de chuva precipitada, em mm (milímetros). CÁLCULOS: Área da abertura do pluviômetro: PI x R² ou (PI x D²) / 4; onde PI=3,14, R=raio D=diâmetro. Exemplo: Diâmetro do PET= 0,10 m -- (3,14 x 0,01) / 4 = 0,00785 X 1000= 7,85; ou Raio do PET = 0.05 m -- 3,14 x 0,0025 = 0,00785 x 1000 = 7,85. Quantidade de chuva=120 ml / 7,85 = 15,28 mm. OBSERVAÇÃO: Procure colocar o seu pluviômetro caseiro em um local aberto, distante de goteiras. Faça a medição em um período chuvoso. As estações secas, que se fazem sentir pela intensidade e duração irregular, não raro se prolongam por vários meses, tornando a região, uma verdadeira estufa climática. A temperatura média do ar é de 27 o C e de grande regularidade, com exceção das áreas litorâneas e com altitudes superiores a 300m, onde ocorrem os ventos alísios (os quais amenizam o clima). Os ventos são bastante regulares (o ano todo) e a umidade relativa do ar fica em torno de 70%. A insolação normal é de horas/ano o que favorece as altas taxas de evaporação que se situam entre e perto de mm/ ano. As taxas de evapotranspiração potencial variam entre e mm/ano. Isso significa que as taxas de evaporação ou evapotranspiração potencial anual são superiores as quantidades de chuvas anuais o que provoca um déficit hídrico regional em torno de mm, que é o principal fator limitante ao crescimento da vegetação. Neste sentido, quanto à precipitação, o Nordeste pode ter o ano dividido em quatro trimestres: o primeiro, de novembro a janeiro, com chuvas FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 31

32 Déficit hídrico designa uma situação na qual as precipitações exibem valores inferiores aos da evaporação e a transpiração das plantas. no oeste da Bahia; o segundo, de fevereiro a abril, com chuvas no norte da região Nordeste, onde caem 70% das chuvas do Ceará; o terceiro, de maio a julho, com a precipitação no litoral do Rio Grande do Norte, Alagoas, Sergipe e Bahia; finalmente o quarto trimestre que é o mais seco, com apenas 1% de chuva, pouca precipitação no oeste da Bahia. Evapotranspiração: o termo é empregado para designar a transferência de vapor de água para a atmosfera a partir de um solo com vegetação. A evapotranspiração representa, portanto, duas contribuições distintas: a evaporação da água contida no solo e a transpiração, resultante da atividade biológica da comunidade vegetal presente. Evapotranspiração potencial: o termo traduz a máxima quantidade de água capaz de ser transferida para a atmosfera, em uma extensa área inteiramente vegetada, com plantas em pleno vigor vegetativo e recobrindo inteiramente o solo que, por sua vez, deve possuir água suficiente para não causar limitação hídrica sobre algumas espécies de vegetal. A Figura 2.2 mostra a distribuição espacial da precipitação no Nordeste brasileiro no primeiro quadrimestre do ano, por intermédio do sistema de isoietas. Esse método é o mais preciso de todos, pois independe das características de topografia do terreno e das precipitações. Os pontos de mesma precipitação estabelecem as curvas que serão utilizadas para a estimativa do valor médio da altura pluviométrica em qualquer ponto. O produto desse valor médio, pela área correspondida, entre as isoietas, possibilita a estimativa do volume precipitado naquela superfície. A soma dos volumes parciais dividido pela área total resulta no valor ponderado médio da altura de água precipitada. O método das isoietas é mais utilizado para grandes superfícies. As chuvas mal distribuídas e muito intensas provocam enchentes, causando grandes escoamentos superficiais e, consequentemente, acentuando a erosão dos solos. Em diferentes anos pode-se ter o mesmo valor de precipitação, porém com distribuições irregulares, provocando anos melhores ou piores nas condições de aridez. Existem as chamadas chuvas orográficas, sendo aquelas que se formam por efeito topográfico. O processo resume-se no seguinte: quando uma massa de ar quente e úmida, em seu deslocamento encontra-se com uma montanha, aquela mesma massa de ar é forçada a se elevar. Esta ascensão resulta em nuvens do tipo cúmulos que ocasionam as chuvas nas zonas serranas. Este processo de precipitação é muito comum na região litorânea e nas zonas serranas do Nordeste, como na Chapada do Araripe, Serra da Ibiapaba, Maranguape, Baturité entre outras. Este tipo de chuva promove geralmente nas zonas serranas a ocorrência de determinadas formações florísticas que promovem a sua vez o aparecimento de espécies endêmicas, que não caracterizam a região (Figura 2.3). Figura 2.2 Precipitação pluviométrica no NE brasileiro. A escala da direita (cores no mapa) representa o percentual de contribuição do quadrimestre em relação ao total anual. Fonte: GOOGLE (2011). 32 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

33 Figura 2.3 Aspecto da Serra da Ibiapaba (Ceará) apresentando vegetação característica da Mata Atlântica. Em Ecologia, o objeto de uma classificação climática é definir em termos de: temperatura; umidade relativa do ar e suas distribuições estacionais; e os limites dos diferentes tipos climáticos que ocorrem na superfície do globo. Existem vários sistemas de classificação do clima, cuja nomenclatura varia conforme o autor e conforme o tipo de elemento climático considerado. A classificação mais utilizada, atualmente, é a Classificação Climática de Köppen. Wladimir Peter Köppen ao estabelecer sua classificação climática fez significante avanço quando identificou as regiões de clima da Terra através do estudo da vegetação, associando depois, valores numéricos de temperatura e precipitação a essas regiões. Com base nas zonas térmicas são estabelecidos os seguintes tipos de clima: tropicais, subtropicais, temperados, frio e polar. Esta classificação destaca-se por ser de uso frequente no Brasil e ter aplicação à Biologia. Descreve-se: a) Zona tropical: com temperatura média mensal sempre superior a 20ºC, e com dupla oscilação anual. Isto é, não existem estações; b) Zona subtropical: com temperatura média mensal em pelo menos um mês, e no máximo oito, inferior a 20º C. Não há inverno. A flutuação térmica apresenta um só máximo e a latitude bem como as distâncias do mar, têm grande influência sobre os valores térmicos; c) Zona temperada: nesta existem as quatro estações do ano e, podem ser subdivididas duas subzonas, nas quais existem pelo menos 08 meses com temperaturas inferiores a 20º; c 1 ) Subzona cálida: com verão tropical de três meses, e temperatura superior a 20ºC; c 2 ) Subzona fria: com inverno marcado; d) Zona fria: sem verão. Existem somente quatro meses com temperaturas médias superiores a 10ºC; e) Zona polar: nesta, durante todo o ano as temperaturas são inferiores a 10ºC. Não existem estações. Em sua classificação Köeppen designa com letras maiúsculas as zonas climáticas principais, compreendendo desde a letra A, até a F, e com minúsculas as subdivisões. Ademais, emprega também as letras maiúsculas S, W, H, e T, para representar: S = climas de estepes; W = climas desérticos; H = climas de altura; e T = temperatura do mês mais cálido entre 0ºC e 10 º C (Figura 2.4 e Tabela 2.1). Wladimir Peter Köppen Geógrafo, meteorólogo, climatólogo e botânico alemão. Foi considerado precursor da ciência meteorológica moderna, suas descobertas influenciaram profundamente os rumos das ciências da atmosfera. Köppen, W. P. Fonte: GOOGLE, FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 33

34 O clima pode agir diretamente ou indiretamente sobre outros aspectos naturais. Por exemplo: diretamente sobre os vegetais; indiretamente sobre a modificação do solo. Folha perene ou perenifólia é um atributo à folhagem das plantas que mantém as suas folhas durante todo o ano. Figura 2.4 Zonas climáticas do Brasil. Fonte: MIZUGUCHI et al. (1982). Tabela 2.1 Classificação climática de Köppen aplicada ao Brasil. Fonte: Koeppen-geiger.vu-wien.ac.at Fotoperíodo é o intervalo de tempo decorrido entre o nascimento e o ocaso do Sol. Também chamado de duração efetiva do dia, o fotoperíodo depende da latitude local e da inclinação do Sol na data considerada. Sazonalidade refere-se aos períodos climáticos durante o ano (estação climática). A climatologia baseia-se principalmente em médias, quando considera os diversos fatores do clima. Mas, isso só não satisfaz, pois um período apenas, extremamente frio, ou muito seco, basta para restringir ou mesmo eliminar certas espécies e os mínimos dos componentes climáticos. Na região amazônica, por exemplo, prevalecem temperaturas elevadas como no Nordeste, mas na Amazônia predominam altas temperaturas aliadas à grande pluviosidade e à umidade atmosférica constantemente. Tudo isso, condiciona a existência das florestas amazônicas que são exuberantes e ricas em espécies de folhas perenes. O Nordeste, com exceção de uma estreita faixa úmida próxima do litoral, caracteriza-se por temperaturas elevadas, baixa pluviosidade (vários meses seguidos de estiagem), e baixa umidade atmosférica. Este conjunto de fatores exclui a floresta do tipo que se constata na Amazônia, e propicia a existência de diversos tipos de vegetação, inclusive da floresta baixa, rala e espinhenta, de folhas caducas, isto é, da Caatinga arbórea. 34 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

35 Os diversos componentes do clima não têm o mesmo papel em todas as partes. Nas regiões temperadas e frias, geralmente, é a temperatura o fator condicionante da vegetação. Nas regiões tropicais, no entanto, é a umidade (em estreita dependência da pluviosidade) que limita e condiciona a vegetação. Isso é valido no primeiro (temperatura) e no segundo caso (umidade), tanto no que concerne à área de distribuição das espécies individuais quanto no que respeita à distribuição dos grandes tipos de vegetação. As condições climáticas e edáficas associadas às bacias hidrográficas e ao relevo do terreno constituem barreiras ecológicas e geográficas à distribuição de animais e plantas sobre o território brasileiro. Temperatura As variações de temperatura na superfície terrestre são, principalmente, resultado do efeito da latitude e da altitude ou da influência das grandes massas continentais. A temperatura, na dependência da latitude, varia segundo as estações do ano e durante o dia e a noite (a sazonalidade e o fotoperíodo). Além disso, são levados em consideração, os efeitos microclimáticos das condições locais - relacionadas com a geologia, a topografia e o relevo. Em ambiente marinho e no solo ocorrem os efeitos da profundidade; no solo, ocorre o aumento da temperatura com a profundidade e, de modo oposto nos oceanos tem-se uma diminuição de temperatura com o aumento da profundidade. A maior parte dos seres vivos, que se conhece, ocorre no intervalo em que a água é líquida (acima de 0 ºC). Nos casos extremos, as cianobactérias podem suportar temperaturas de até 75 ºC, podendo ocorrer também em fontes termais bem próximas do ponto de ebulição. Algumas bactérias conseguem viver em temperaturas antárticas menores de 60 ºC. A temperatura tem efeito oposto nos processos vitais. Se por um lado, aumenta a energia cinética das moléculas acelerando os processos vitais, por outro, temperaturas elevadas tornam as proteínas e enzimas instáveis. A partir de um determinado limiar estas passam a não funcionar e a perder sua estrutura (desnaturação proteica). Todos os organismos possuem pontos ótimos de funcionamento no que diz respeito à temperatura (Figuras 2.5 e 2.6). O nível de energia necessária para os processos internos das células depende de um limiar de temperatura ideal para que os organismos funcionem. A sobrevivência de um organismo necessita de condições ideais de temperatura. Diferentes organismos desenvolveram adaptações para sobreviver tanto em regiões com frio extremo (regiões polares), como em regiões de calor (áreas próximas a vulcões) e em áreas de grandes variações diárias de temperaturas (como desertos, onde faz muito frio à noite e muito calor durante o dia). Devido ao aquecimento global e outros motivos, alguns cientistas prevêem que, até o ano de 2100, a temperatura média da Terra pode subir em até 3 ºC. Isso proporcionará um desequilíbrio global entre as ações físicas, químicas e biológicas da biosfera. Figura 2.5 Relação de vetores da doença de Chagas e temperatura. Fonte: MIZUGUCHI et al. (1982). O clima mesotérmico não apresenta estação seca e depende da Massa Polar Atlântica (inverno e outono) e da Massa Tropical Atlântica (verão e primavera) para as mudanças de estação e temperatura. Apresentam temperaturas médias que variam entre -3 ºC e +18 ºC. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 35

36 Os organismos euritérmicos são aqueles que resistem grandes amplitudes de térmicas. Já os estenotérmicos são organismos que resistem poucas variações extremas de temperatura (Ex: urso polar). Figura 2.6 Distribuição dos insetos em função da temperatura. Triatoma infestans ( ), (clima mesotérmico). Anopheles darlini ( - ) e Anopheles aquasalis ( ) em função da tempertura. Fonte: MIZUGUCHI et al. (1982). Outros autores utilizam os termos homeotérmicos (mantém a temperatura corporal constante) e pecilotérmicos (alteram a temperatura em relação à do ambiente). Esta classificação teve dificuldades de aceitação, pois os peixes (classificados anteriormente como pecilotérmicos) que habitam grandes profundidades, nos oceanos, quase não alteram sua temperatura corporal já que a temperatura das águas oceânicas, nessas condições, não sofre mudanças significativas. Os animais possuem duas estratégias principais para evitar os problemas fisiológicos relacionados com a temperatura. (Figuras 2.7 e 2.8). Um grupo de animais regula sua temperatura adquirindo calor diretamente da radiação solar e, perdendo-o pela evaporação da água ou procurando locais onde possa ocorrer perda de calor por condução para o ambiente, ficando longe de fontes de radiação solares. Estes animais são denominados ectotérmicos e sua temperatura interna depende de processos de captação ou perda de calor para o ambiente. Já os organismos endotérmicos produzem calor metabólico interno, mantendo suas temperaturas corporais relativamente constantes (geralmente entre 35 a 40 ºC). Figura 2.7 Relação entre atividade e temperatura de organismos euritérmicos e estenotérmicos. Fonte: BONILLA; PORTO (2001). 36 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

37 Figura 2.8 Relação entre temperatura e atividade de vôo de lepidóptera Amphipyra tragopogonis - Dreux (1974). Fonte: Um exemplo de como a variação de temperatura afeta os organismos pode ser dado através da Lei de Allen (Figuras 2.9 e 2.10) - a pressão seletiva (para que as perdas de calor fossem minimizadas) faz com que, mamíferos de clima mais frio tenham as extremidades menores do que aqueles que habitam climas mais quentes. Além disso, fez também com que mamíferos de extensa distribuição geográfica (como raposas, veados, outros) sejam maiores em áreas mais frias (lei de Bergman). Nos climas frios, os animais endotérmicos têm um gasto muito grande de energia para manter a temperatura constante. Este problema poderia inviabilizar a sobrevivência dos organismos, já que, para gerar o calor necessário, os animais teriam que consumir uma grande quantidade de recursos de alta qualidade, durante os longos períodos de frio das altas latitudes e altitudes. Os animais desenvolveram algumas estratégias para minimizar este efeito. Duas das principais são uma comportamental, que é a migração e o fisiológico-comportamental, a hibernação. Joel Asaph Allen ( ), zoólogo e ornintólogo, foi o primeiro curador de aves e mamíferos no American Museum of Natural History (1885) e, posteriormente, o primeiro diretor do Departamento de Ornitologia dessa mesma instituição. Allen, J. A. Fonte: Os hidrocarbonetos são compostos químicos constituídos apenas por átomos de carbono (C) e de hidrogênio (H). Estes, em conjunto, podem se ligar aos átomos de oxigênio (O), nitrogênio (N), enxofre (S), entre outros; originando diferentes compostos. Figura 2.9 Mapa de distribuição dos recifes de coral nas zonas tropicais; locais onde a maioria se concentra devido à pouca variação da temperatura da água dos oceanos. A temperatura mínima de 21 o C no inverno pode comprometer sua existência. Fonte: MIZUGUCHI et al. (1982). As correntes marítimas contribuem para espalhar pelo planeta o calor que a Terra recebe do Sol. Os raios solares são responsáveis por 99% de toda a energia da térmica que chega a superfície da Terra, provocando a evaporação diária de milhões de toneladas de água dos oceanos. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 37

38 Carotenoides São pigmentos de cor vermelha, alaranjada ou amarela, encontrados nas células de todos os vegetais, atuando na fotossíntese. Eles são importantes na alimentação humana, sendo que os tipos: beta- -caroteno, alfa-caroteno, gama-caroteno e beta- -criptoxantina são os precursores da Vitamina A que, e dentre outras funções, atuam diretamente na respiração celular e sintetiza pigmentos da retina. Outros carotenoides podem ser poderosos antioxidantes, especialmente a astaxantina, encontrada em algas. Figura 2.10 As grandes correntes oceânicas são dirigidas pelos ventos e pela rotação da Terra originando as zonas de ressurgência (em escuro) que são áreas de alta produtividade marinha, próximas as plataformas continentais. Fonte: RIKLEFTS (2003). Radiação Solar A radiação solar é o recurso básico usado por plantas que, por meio da fotossíntese, transformam energia luminosa em energia química. Todas as plantas dependem dos pigmentos de clorofila para a fixação de carbono. (Figura 2.11) Através do processo fotossintético a energia da radiação solar é convertida em compostos químicos hidrocarbonatos, ricos em energia. Esta transformação em compostos de carbono é a base de produtividade da maior parte dos ecossistemas. Na fotossíntese, a água (H 2 O) e o dióxido de carbono (CO 2 ), procedentes da atmosfera, trazem os elementos necessários para que a planta sintetize glicose (C 6 H 12 O 6 ) por ação solar e para que libere na atmosfera oxigênio molecular (O 2 ). Fitoplâncton É o conjunto dos organismos aquáticos microscópicos que contém capacidade fotossintética e que vivem dispersos flutuando na coluna de água. É considerado a base da cadeia alimentar aquática. Zona eufótica É a parte de um corpo de água que recebe luz solar suficiente para que ocorra a fotossíntese - a luz penetra com grande intensidade, possibilitando um ambiente favorável à vida de organismos fotossintetizantes (algas) - a profundidade da zona eufótica é bastante afetada pelas variações que possam ocorrer na turbidez da água Figura 2.11 O ciclo da fotossíntese. Fonte: A radiação solar ou insolação é vital para os seres vivos, não só do ponto de vista fisiológico, mas também morfológico, tendo as mais diversas formas de vida animal; também do ponto de vista físico, pois propicia a distribuição diferencial da energia em um mesmo ambiente, ao longo do ciclo anual. 38 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

39 A luz possui um grande espectro, que vai do ultravioleta ao infravermelho. O espectro visível abrange comprimentos de onde que vão de 380 nm a 710 nm. As plantas contêm vários tipos de pigmentos, principalmente a clorofila e carotenoides. A clorofila absorve a luz vermelha e azul enquanto reflete o verde; e os carotenoides absorvem, principalmente, o azul e o verde, refletindo os comprimentos de onda entre o laranja e o violeta. No ambiente aquático a radiação é um fator que afeta profundamente a distribuição dos organismos que fazem fotossíntese (o fitoplâncton) - Figura Na água do mar, o conteúdo energético do espectro visível diminuiu cerca de 50% em 10 metros, caindo para menos de 7% na profundidade de 100 metros. Além disto, os tipos de comprimentos de onda de luz são absorvidos de forma diferenciada em relação à profundidade, fazendo com que organismos, com pigmentos adaptados a determinados tipos de comprimento de onda, habitem regiões diferentes. No Brasil o Sertão Central do Nordeste é uma das áreas mais quentes da Terra, pois a isolação que aí chega é muito alta. Em média, nesta Região incidem diariamente 5,5 quilowatt-hora por metro quadrado, o que equivale a aproximadamente 0,39 cal/cm2/min de ondas curtas e 0,3 cal/cm2/min de ondas longas, que influenciam decisivamente na pouca amplitude de variação da temperatura anual e mensal. a) Figura 2.12 Fotossíntese vs. luz no fitoplâncton marinho. Fonte: RYTHER (1970). A estreita faixa de oceano onde a luz consegue chegar e onde ocorrem os processos fotossintéticos é denominada de zona eufótica. Em termos de profundidade esta zona varia bastante, dependendo das condições da águas (Figura 2.12), por conseqüência da variação da fotossíntese no fitoplâncton marinho. Na vegetação terrestre observar-se-ia uma curva análoga, com seu máximo deslocado para a direita. Em rios e lagos a zona eufótica pode estar a 01 metro de profundidade. Segundo muitos especialistas, o que foi mencionado no parágrafo anterior, é um índice que perde apenas para o Deserto do Saara. É verdade, que a temperatura não é maior que 38ºC nas cotas acima de 300m de altitude, (a média anual situa-se entre 26ºC a 28ºC), - na região do Saara, a temperatura pode ser até mais alta que 45ºC - mas no Nordeste as noites são também muito quentes. A diferença da temperatura entre o dia e a noite durante o ano inteiro é de alguns graus. Os afloramentos rochosos, abundantes na Região, ao ficarem expostas às altas isolações, refletem o calor aquecendo terrivelmente o ar, principalmente durante o dia. b) Padrões climáticos globais Os organismos vivos estão localizados em uma tênue camada denominada biosfera. Ao comparar a ocorrência de vida no planeta usando, como parâmetro de referência, o tamanho de uma laranja, a camada abrigando as formas de vida estaria restrita, no máximo, à casca. Praticamente a totalidade da biomassa está concentrada na superfície. Nesta delgada película onde se desenvolve, a vida produz uma imensa variabilidade de ambiente. As condições de temperatura, luz, nutrientes disponíveis, umidade, salinidade, tipo de solo variam de forma extrema em todo o globo, e essa variação altera, profundamente, a distribuição geográfica dos organismos vivos. Valores médios da radiação global no Nordeste brasileiro no mês de (a) junho; (b) dezembro. Fonte: AZEVEDO et al. (1981). FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 39

40 Biosfera É o conjunto de todos os ecossistemas existentes no planeta. É a visão mais macro de composição entre o vivo e o não vivo. Meridianos são círculos máximos da esfera terrestre que passam pelos pólos. Meridianos em função da latitude e da longitude. Fonte: GOOGLE (2011). Fenologia É o estudo das relações dos processos biológicos periódicos com o clima. A não continuidade existente entre as superfícies que formam o globo (rocha nua, grandes massas de água, cobertura vegetal, relevo) faz com que a absorção solar ocorra diferentemente de lugar para lugar, gerando modos diferentes de aquecimento e resfriamento, o que por sua vez gera deslocamento de massas de ar e grandes transferências de energia térmica. É sobejamente conhecida a diminuição de temperatura ao longo dos meridianos quando ocorrem deslocamentos do Equador em direção aos pólos. Um dos fatores mais importantes na determinação global do clima é a posição da incidência dos raios solares sobre a superfície terrestre. A terra está levemente inclinada em sua órbita em relação ao sol. Esta inclinação faz com que os raios solares incidam de forma mais verticalizada no Equador e mais inclinada em direção aos pólos. A incidência vertical resulta em maior calor, pois quanto mais inclinada está a superfície em relação aos raios solares incidentes, maior será a área que estes atingem e percorrendo uma distância maior na atmosfera, o que desborda em menor concentração de energia. As regiões tropicais e equatoriais recebem os raios solares em um ângulo de incidência que resulta em uma maior entrada de calor. A alteração do eixo de inclinação da terra em relação ao sol durante o ano afeta a intensidade de radiação recebida nas diferentes partes do globo. Em latitudes maiores de 30 o Norte e Sul os efeitos dessa variação dão origem às estações do ano. Essa inclinação faz que, nos diferentes períodos do ano, os hemisférios recebam quantidades de radiação diferentes (por exemplo, quando é verão no hemisfério Sul é inverno no hemisfério Norte). O ar quente possui uma maior capacidade de reter vapor d água [(a taxa de evaporação dobra a cada 10 ºC), é o Q 10 ]. Os trópicos são úmidos, não porque têm maior quantidade de d água, mais porque a reciclagem de água nestes locais é maior. Outro fator importante na distribuição das chuvas é o vento, que pode distribuir a umidade para outras áreas. Juntamente com o padrão de ventos, outro fator determinante da precipitação é a presença de grandes massas de terra. Áreas continentais estão longe das grandes massas de água onde ocorre a evaporação. O somatório dos deslocamentos de água quente e fria, somada aos padrões de ventos (as áreas de convergências tropicais) e da geografia do oceano dão origem às grandes correntes marinhas, que vão ser outro fator de alteração climática importante. No Atlântico Sul ocidental tem-se a Corrente das Malvinas e a Corrente do Brasil, respectivamente, que são grandes deslocamentos de águas frias e quentes. A rotação da terra sobre seu eixo leva às variações de fotoperíodo e à ocorrência do dia e da noite (Figura 2.13). O fotoperíodo é o período, em tempo, em que existe luz naquele local, é sinônimo de máxima insolação possível. É a fase de maior claridade de um ciclo que envolve a alternância de períodos de maior e menor luminosidade. Para as plantas, o fotoperíodo condiciona o aparecimento em um grande número delas, principalmente, em elevadas latitudes. Alguns tipos de hormônios, relacionados com o seu desenvolvimento, possibilitam estágios fenológicos como função exclusiva do fotoperíodo. Assim sendo, a fenologia pode também ser aceita como a parte da Botânica que estuda vários fenômenos periódicos das plantas, como a brotação, a floração e a frutificação, marcando-lhes as épocas e os caracteres. Em artrópodes e insetos predadores, o fotoperiodismo ocasiona infestações diferenciais no decorrer do ano, estabelecendo os de hábitos diurnos e noturnos. 40 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

41 Figura 2.13 Movimento relativo sol/terra e as estações. Fonte: GOOGLE (2011). De acordo com a posição da terra no plano da eclíptica (plano da órbita terrestre), o qual possui um ângulo de 23 o 27 em relação ao equador solar, tem-se na Terra locais com diferentes quantidades de horas de brilho solar, em um mesmo dia. Os valores extremos de iluminação contínua ocorrem nos pólos (seis meses), enquanto que no equador a insolação é um valor constante durante todo o tempo (duração de 12 horas). Isto explica o motivo de existirem as quatro estações do ano no globo em locais ao sul e norte do equador. Ainda na Figura 2.13, é possível verificar como varia o fotoperíodo no decorrer de um ciclo anual. Outro efeito dos ciclos astronômicos que afeta os organismos, principalmente os marinhos, é o da posição da lua, que dá origem aos ciclos lunares que vão reger as flutuações de marés. Solstício (do latim sol + sistere, que não se mexe) é o momento em que o Sol, durante seu movimento aparente na esfera celeste, atinge a maior declinação em latitude, medida a partir da linha do equador. Já o equinócio (palavra que deriva do latim aequinoctium e significa noite igual, refere- -se ao momento do ano em que a duração do dia é igual à da noite sobre toda a Terra. Principais efeitos locais Apesar dos padrões de radiação solar, descritos no item anterior, ocorre neve na região equatorial e tropical (por exemplo, nos Andes). Além dos efeitos planetários e astronômicos, o clima de uma determinada região é influenciado por fatores locais, sendo um desses fatores a topografia. Em região onde a temperatura, no nível do mar, é de 30 ºC, as temperaturas abaixo de zero são atingidas aos metros de altitude. Além disto, as montanhas servem como barreiras à circulação de ar quente e úmido. Desertos e regiões áridas são formados em grande parte, por estes acidentes orográficos. A modificação do gradiente altitudinal cria o que se chama de zona da vida, que são as diferentes comunidades de plantas e animais relacionadas com a variação de temperatura, condições edáficas e de umidade propiciadas pela variação de altitude. Umidade relativa do ar A umidade relativa é a quantidade de água presente em um dado volume de ar, expressa como uma porcentagem da quantidade que o ar pode reter, quando saturado, à mesma temperatura. Ou diversamente, é razão entre a pressão de vapor de água na atmosfera e a pressão de vapor saturado na mesma temperatura, multiplicada por cem. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 41

42 Evaporação é perda de água em forma de vapor por superfícies sem vida, por mecanismos físicos. Enquanto a transpiração é a perda de água em forma de vapor, por superfícies de seres vivos, por mecanismos reguláveis fisiologicamente. Percolação Refere-se ao movimento subterrâneo da água através do solo, especialmente, em solos saturados ou próximos da saturação. Quando a quantidade de água da chuva, infiltrada no solo, torna-se maior que a capacidade de absorção deste, pode ocorrer perdas de água por percolação. As perdas por percolação são influenciadas pelo regime de chuva e sua distribuição, pelo escoamento do solo, pela evaporação, pelas características do solo e pela camada vegetal. O vapor de água é um dos constituintes variáveis do ar atmosférico, chegando a ter até 4% em volume. Esse volume é determinado pela temperatura do ambiente, pois a capacidade de contenção do vapor de água na atmosfera é função da temperatura do ar. Como o vapor de água é oriundo da superfície, a sua concentração é máxima na proximidade da superfície evaporante, e diminui à medida que se observam pontos mais apartados dessa superfície. Também, há interações físicas e fisiológicas com o ambiente, incluindo vegetais e animais, as quais permitem que o vapor de água seja considerado um elemento muito importante nos estudos em Ecologia. A água existe em estado de vapor, na atmosfera, provinda da evaporação de todas as superfícies úmidas: mares, rios, lagoas, entre outras. Boa parte da água atmosférica provém da transpiração dos animais e plantas, sendo que também, através da respiração, os seres vivos fornecem ao ambiente uma pequena quantidade de água. Quanto mais calor estiver fazendo tanto maior será a quantidade de água que o ar poderá reter, em forma de vapor. Resfriando-se a atmosfera, essa quantidade decresce. O excesso condensa, assumindo a forma líquida, precipitando-se como: orvalho, nevoeiro, chuva ou neve, em conformidade com outras condições reinantes. É por isso que, frequentemente, uma frente fria é acompanhada de chuva. Entrando em contato com o ar com certa temperatura e mantendo determinada quantidade de vapor de água, resfria-o; ele fica, em consequência, supersaturado; a quantidade de vapor de água que agora pode manter torna- -se menor; o excesso precipita-se como chuva. O ar que contém o máximo de água que pode reter diz-se saturado. Muitas vezes ele não está saturado e pode absorver o que falta. Esta diferença entre o que o ar pode conter, em vapor de água, e aquilo que realmente contém, chama-se déficit de saturação. Quanto maior esse déficit tanto maior será a rapidez da evaporação e por transpiração. Na prática, os ecólogos usam, com maior frequência, não os valores do déficit de saturação, mas valores complementares desses, isto é, os valores de umidade relativa. Isto é, se chamarmos de umidade absoluta (U.A.) a quantidade de água presente no ar em dado instante, acharemos a porcentagem umidade relativa (% U.R.) dividindo o valor da umidade absoluta pelo da unidade no estado de saturação (U.S.) aquela temperatura, e exprimindo o resultado como porcentagem da umidade no estado de saturação. Assim sendo, ter-se-á o seguinte. Os valores de umidade relativa são muito utilizados pelos ecólogos na tentativa de explicar certos comportamentos de espécies individuais ou buscando conhecer as razões da distribuição de grupamentos vegetais com um todo. Relevo Embora o relevo de uma região seja em grande parte dependente do clima predominante, pode-se verificar que o relevo propriamente, quando instalado, vai exercer apreciável influência no bioma regional. Dele depende a velocidade de escorrimento de água caída ao solo e, consequentemente, a sua infiltração, percolação e toda a circulação da água no interior do solo. Interfere na distribuição da temperatura e da umidade atmosférica e, como consequência, exerce efeitos diretos e indiretos sobre os organismos vivos ali instalados ou em via de instalação. 42 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

43 É bem conhecida a influência que o relevo exerce na distribuição das chuvas. Se tivermos uma área (Figuras 2.14 e 2.15) perfeitamente plana (A) e outra de relevo mais ou menos acentuado (B), a pluviosidade se efetuará nessas duas áreas de formas bem diversas, mesmo que ocorram massas de ar em igualdade de condições nessas duas áreas. Por que sobre a área A as correntes aéreas se deslocarão de modo diverso daquela da área B? Na área A, as correntes aéreas se desenvolverão preferencialmente horizontais e paralelas, até certo ponto ao solo, na dependência, no entanto, da grande circulação atmosférica, o que daria uma distribuição razoavelmente uniforme da precipitação. Diversamente, as correntes aéreas na área B, tão logo encontrem as irregularidades do terreno, vão modificar o seu nível, tendendo sempre a se amoldar ao relevo. Essas mudanças de nível vão determinar variações no comportamento da umidade ou totais de água que elas contenham. Figura 2.14 Formação de chuvas orográficas. Fonte: BONILLA; PORTO (2001). Figura 2.15 Influência do relevo na formação de massas de ar que dão origem as chuvas. Fonte: BONILLA; PORTO (2001). FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 43

44 Uma montanha torna-se uma barreira para o deslocamento das massas de ar que carregam a umidade. Sendo que o ar que vai em direção à montanha barlavento - é forçado a subir e condensa-se, devido à redução adiabática da temperatura, podendo causar chuva. Após passar sobre a montanha, já desprovido de umidade, o ar desce sotavento - e aquece adiabaticamente. Costuma-se encontrar florestas a barlavento e áreas semiáridas, áridas ou desertos, a sotavento. Caule reptante ou caule prostrado é, tipicamente, um caule muito alongado, produzindo raízes nos nós. Havendo umidade relativa, como o percentual de conteúdo de vapor d água que um volume de ar pode suportar a uma determinada temperatura, e sabendo-se que uma ascensão provoca um abaixamento de temperatura, a umidade relativa nesses níveis superiores tende a crescer e, consequentemente, vai haver mais possibilidades de condensação e precipitação nesses níveis mais altos do que nos níveis mais baixos. A vertente voltada para o lado de onde vem os ventos úmidos (barlavento) recebe maior precipitação (chuvas orográficas) e resulta num relevo ou modelado mais suave com solos mais profundos; a vertente oposta (a sotavento) recebe menor volume de chuva, é mais abrupto e de solo mais rasos. Esse, o fato que ocorre na Serra Negra (Município de Floresta, Pernambuco), na Chapada do Araripe (entre o Ceará, Pernambuco e o Piauí) e em vários outros brejos do Nordeste brasileiro com vegetação exuberante nos níveis mais altos, porque naquele ponto há uma possibilidade de precipitação maior que nos níveis inferiores. Os ventos Os ventos constituem importante fator ecológico, tanto por impulsionarem as massas de vapor de água, quanto como elemento de modelação das paisagens. Assim sendo, é de todo importante que se aprecie, embora superficialmente, as suas ações: mecânica e fisiológica. a) Ação mecânica Foi referida, anteriormente, a ação de sotavento e barlavento das correntes aéreas. Deve ser verificada também, a ação mecânica dos ventos, que é muito importante. Ela é sensível, mesmo nas condições aqui do Brasil em que as correntes aéreas não são muito intensas, porém bem mais em outras áreas, como na região do Caribe, no Sul dos Estados Unidos etc.; onde há os tornados e outros fortes ventos. Essa ação mecânica pode se desenvolver simplesmente, quebrando as copas das árvores ou então, derrubando-as. É comum encontrar nas matas certos buracos e, ao lado, um montículo; é o local onde estava o raizame levantado pela queda de árvores. Essa é uma ação mecânica direta e violenta, uma ação rápida. Há uma outra moderada, que se exerce lentamente com vegetais que vivem à beira da praia. Isto é, certas espécies, que vivendo mais para o interior tomam um porte ereto; à beira-mar, pela ação constante, embora pouco intensa, do vento, apresentam-se como verdadeiras plantas rastejantes, quando, em verdade, não o são; resultam da ação dos ventos. Um bom exemplo é o guajiru, Chrysobalanus icaco. Indivíduos dessa espécie, quando habitando as proximidades do mar, das dunas, sob o efeito do vento, são sempre encontrados com caule reptante (Figura 2.16), mas em ambientes livres dos ventos marinhos, eles podem chegar à forma ereta, típica da grande maioria das espécies da família a que pertence (Chrysobalanaceae). 44 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

45 Figura 2.16 A feição da copa do guajiru, pode mudar em função da ação dos ventos, tornando-se reptante. Fonte: OHB (2010). Outro aspecto desse fato é apreciado nas altas montanhas. Em seus níveis mais baixos, as árvores são eretas; nos níveis intermediários podem chegar a reduzir o seu porte médio, porém continuam eretas; nos níveis superiores, onde a ação das correntes aéreas é mais intensa, os vegetais lenhosos passam a se apresentar bem encurvados, chegando mesmo à forma reptante, não alcançando, realmente, a posição horizontal devido ao relevo, mas demonstrando claramente a ação mecânica lenta dos ventos. b) Ação fisiológica As correntes aéreas, ao se deslocarem, levam consigo umidade etc. Se uma folha transpira e não há corrente aérea, essa umidade tende a permanecer saturando a atmosfera que envolve a folha. Mas, na presença de correntes aéreas, essa umidade provinda das folhas é arrastada possibilitando a saída de novos volumes de água, que resulta em maior dessecação da folha e, consequentemente, de todo o vegetal. Esse fato é ainda mais acentuado com os ventos secos. Isto é, com baixo teor de umidade. Por outro lado, as correntes aéreas interferem ativamente nos processos de migração quer vegetal quer animal. No primeiro caso, é grande sua ação no transporte de determinados dissemináculos (sementes e frutos alados ou dotados de pêlos longos, grãos de pólen, esporos etc.). O fogo agindo como um fator ecológico O fogo é um fator de perturbação de muitos ecossistemas terrestres onde, geralmente, determina a estrutura da vegetação e sua biodiversidade. Seu efeito imediato é a redução da cobertura vegetal e mineralização da matéria orgânica, mas o fogo, dependendo de sua intensidade, também pode afetar a sobrevivência das partes aéreas, a germinação após a queimada, a regeneração vegetativa, a reprodução sexuada e a mortalidade. A resposta de cada espécie ao fogo dependerá de sua demografia, padrão de alocação, e forma de crescimento. Se duas espécies que diferem numa variável demográfica são capazes de manter populações num local com um regime particular de fogo, elas deverão também diferir em alguma outra variável, que lhes permita coexistir neste local. Demografia estuda as variações em relação à abundância das populações de seres vivos. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 45

46 A queimada é a técnica comum, uma prática cultural muito arraigada, em algumas populações, para a limpeza de pastos, campos agrícolas e a roça. Não há duvida de que a cinza, acrescentada ao terreno, provoca uma fertilidade maior durante dois a três anos, segundo o tipo e a textura do solo. Verifica-se que há um aumento de potássio e cálcio e uma diminuição de alumínio trocável pela cinza acrescentada ao solo. Sabe-se que a cinza acrescenta, especialmente, cátions ao solo e somente muitos poucos ânions, que se volatilizam pelo calor do fogo. O efeito do fogo faz-se sentir, principalmente, nas áreas de vegetação herbácea, sujeitas a uma periodicidade de seca e de umidade. Isto é, áreas com aproximadamente seis meses de chuva e outros seis meses de estiagem. Nos meses de chuva, a vegetação herbácea, geralmente graminoide, desenvolve-se; nos seis meses de estiagem ela murcha e o fogo, então, a elimina, do que decorre uma série enorme de modificações resultantes dessa ação do fogo, pela queima não só dos elementos macroscópicos, mas também dos elementos microscópicos, os quais para uns são até mais importantes. Pela eliminação mencionada, enseja-se uma seleção para certas formas que têm em si mesmas uma estrutura capaz de resistir à ação desse fogo. Este é, realmente, um fator físico que desenvolve grandes modificações em determinadas áreas do globo. O efeito das queimadas sobre o solo pastoril é negativo com queda significativa de produção 1 a 2 anos após a queimada. Portanto, é um método barato em curto prazo e muito caro em longo prazo. Ao contrário da opinião popular, o fogo na natureza não constitui um fator artificial completamente criado pelo homem, nem é sempre prejudicial aos interesses humanos. O fogo é um fator ambiental importante em muitos ecossistemas terrestres, mesmo muito antes que o homem tentasse o seu controle. Por isso é considerado um fator tanto limitante quanto regulador. Por exemplo, em regiões quentes e secas, tais como as do sul dos Estados Unidos e da África Central, os incêndios aplicam uma pressão seletiva que favorece a sobrevivência e o crescimento de algumas espécies a expensas de outras. Apesar de que maiores esclarecimentos devem ser obtidos neste campo, parece que, em regiões secas ou quentes, o fogo age como decompositor que produz a libertação de nutrientes minerais a partir de velhos detritos acumulados e que se tornam tão secos que as bactérias e os fungos não podem agir sobre eles. Assim o fogo pode até aumentar a produtividade acelerando a circulação dos minerais. Certamente as grandes manadas de animais de caça da África ou os veados do chaparral da Califórnia não sobrevivem, a menos que pequenos incêndios periódicos tragam uma nova cobertura de capim ou folhagem. Ainda mais, pequenos incêndios periódicos previnem o desencadeamento dos grandes incêndios, mantendo reduzidos a um mínimo os detritos que servem de combustível. No caso particular das savanas, o fogo exerce uma ação considerável eliminando, praticamente a porção herbácea e algumas vezes atingindo a vegetação arbórea. Se essa eliminação fosse total, haveria, depois de algum tempo, completa ausência da porção de pequeno porte da vegetação. No entanto, isso não ocorre, havendo uma substituição todo ano, daquela porção de pequeno porte da vegetação. O que acontece é que o fogo, como todos os outros fatores, atinge algumas espécies enquanto outras não são afetadas, conseguindo ficar vivas mesmo com ação do fogo, vindo a rebrotar no ano seguinte. Apenas a porção aérea é eliminada; a que fica abaixo do nível do solo, caule e raízes, consegue fugir à ação do fogo (Figura 2.17). Isto 46 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

47 é, os incêndios, quando controlados e de pequena intensidade, do ponto de vista ecológico, têm algumas vantagens para os ecossistemas ao promover a rebrota de plantas, o controle de algumas pragas e doenças, promover a germinação de sementes e favorecer a mineralização do solo; mas carecem ser muito bem avaliados, devido aos efeitos negativos que podem trazer para a fauna e microbiota do solo. Chaparral da Califórnia é um tipo de vegetação constituído de arbustos, que são adaptados ao fogo. No Brasil, a Caatinga e o Cerrado apresentam diversas espécies vegetais que resistem bem às queimadas; Ex. A Lixadeira (Curatela americana L.) e a Janaguba (Himatanthus drasticus Mart.), as quais apresentam um tronco coberto por tecidos suberizados, resistentes ao fogo. Figura 2.17 Os incêndios e seus efeitos. Fonte: No caso de dicotiledôneas com cascas delgadas, o fogo normalmente mata as células delicadas do câmbio e de outros tecidos meristemáticos. Mas, se o caule for envolvido por uma camada espessa de cortiça, que é má condutora de calor e pouco combustível, a ação do fogo será muito reduzida, com pouca penetração, ficando os caules apenas chamuscados, ou seja, sapecados na superfície, enquanto os tecidos meristemáticos internos ficam perfeitamente protegidos. A presença da cortiça é uma forma eficiente de proteção contra a ação do fogo. Outro caso, por exemplo, é o de certas plantas que tem uma porção aérea muito delicada, como é o caso dos capins, que se queima na estiagem, e que, no entanto, na época chuvosa seguinte rebrota da porção que ficou subterrânea; é esta também uma forma efetiva de proteção contra o fogo. Esses órgãos com capacidade de regeneração, que permanecem abaixo da linha do solo, recebem nomes diversos conforme a sua morfologia. Assim temos: o xilopódio, que se desenvolve verticalmente, e o sóbole, que cresce quase paralelamente à superfície do solo, com ramificação intensa, de tal maneira que, se olhando de cima para baixo, se apresenta com uma distribuição inicialmente radial, que se pode ir prolongando e novamente se ramificando e emitindo novos brotos. Estes conjuntos foca de tal forma que, em certos casos, é impossível se reconhecer qual o primeiro dos caules. Pelo corte ou pela incidência do fogo, há, eventualmente, a morte da porção aérea, e novos brotos voltam a se formar. Estas são uma excelente forma de defesa contra o fogo, e está bem representada no angelim do tabuleiro (Andira laurifolia). Outro tipo de defesa contra o fogo é o recobrimento do caule aéreo, pelo menos em sua porção basal, pelas bainhas das folhas, que permanecem depois da queda do limbo, revestindo completamente o caule. O fogo queima apenas superficialmente, pois que passa rapidamente, pela força dos ventos. Um bom exemplo é o da ciperácea Bulbostylis paradoxa. O xilopódio - tubérculo lenhoso e gemífero de muitas plantas subarbustivas - originam-se do hipocótilo ou da raiz primária, raramente englobando parte do caule; armazena água e alimento; durante a época seca persiste no solo e, ao voltarem às chuvas rebrotam, refazendo a parte aérea, que é anual. O xilopódio é um órgão perene, que permite às plantas resistirem a condições ambientais inclementes. Sóbole é um ramo que se origina de uma gema subterrânea e que forma uma nova planta, quando se desenvolve e liberta- -se da planta de origem. Os sóboles podem constituir um intricado sistema subterrâneo radiciforme, mas de origem e estrutura caulinar, como em Andira humilis, do cerrado. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 47

48 As plantas lactescentes, como a mangabeira (Hancornia speciosa), também apresentam resistência à ação do fogo. Outra forma, ainda, é a mudança do vegetal da forma verde, ativa, para a forma de vida semilatente. A planta se mete dentro de uma semente, ficando à espera de novas condições propícias para voltar à superfície, em nova vida ativa. Estas sementes que resistem à ação do fogo possuem cascas muito espessas, o que impede que o calor afete a plantinha ali contida (embrião). É possível que ainda se encontrem outras formas indiretas, como a de certos vegetais que só se desenvolvem em grutas, passando o fogo por cima e não os afetando. Mas, se não há qualquer um desses dispositivos, que anulem a ação do fogo, as espécies assim desprotegidas serão eliminadas. Depois de algum tempo, encontrar-se-á, nas áreas atingidas pelo fogo, somente as espécies que tenham artifícios capazes de eliminar a ação danosa desse fator. Também as queimadas, provocam outros danos, como a morte de animais, principalmente após o evento, devido à indisponibilidade de alimento para os sobreviventes. Fatores hídricos Água O consumo de água saudável é fundamental à manutenção de um bom estado de saúde. Existem estimativas da Organização Mundial da Saúde de que cinco milhões de crianças morrem todos os anos de diarréia, e estas crianças habitam de modo geral o Terceiro Mundo. Existem alguns cuidados que são fundamentais. O acesso a água tratada nem sempre existe na nossa população principalmente na população de periferia. Deve-se tomar muito cuidado porque a contaminação dessa água nem sempre é visível... Fonte: UNGLERT. C. - Faculdade de Saúde Pública da USP. Sem cor, sem cheiro, sem sabor e sem calorias, a água é vital para todas as formas de vida na Terra. Nenhum humano, animal ou planta pode viver sem ela. Do elefante ao micróbio, a água é essencial; e não tem substituto. Para manter-se saudável, cada um dos mais de seis bilhões de habitantes da Terra precisa consumir, em bebidas e alimentos, cerca de 2,5 litros de água por dia. Sem água, é impossível plantar ou criar gado. Sem água, não há alimentos e, por via de conseqüência, não há vida. A água toma parte nos mais importantes processos que ocorrem em nosso organismo: a digestão, a circulação, a absorção de nutrientes e diversos outros. O homem, como qualquer outro animal, resiste de 30 a 45 dias sem alimentação. Mas não consegue sobreviver a uma semana sem água. Através de algumas funções fisiológicas como suor, a respiração e, acima de tudo, para a eliminação de resíduos do metabolismo celular, perdemos diariamente de 2 a 2,5 litros de água, que devem ser repostos em igual quantidade todos os dias, com a ingestão de frutas e legumes e de água in natura. Figura 2.18 Distribuição da águas no globo terrestre. Fonte: UNESCO/PHI/REDES (1994). 48 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

49 A água constitui 70 por cento da superfície da terra (Figura 2.18). Poderia parecer que se tem uma reserva inesgotável, mas não bem assim, pois apenas 3 por cento é água potável. Destes, menos de 1 por cento se acha disponível ao homem para beber, cozinhar, banhar-se, para irrigação e outros usos. A água remanescente, em sua maior parte é salgada, posto fazer parte de oceanos, mares e banquisas, ou se encontra em depósitos subterrâneos. Naturalmente, a maior parte da água da Terra está nos oceanos e mares, sendo, portanto salgada. A pessoa que bebesse apenas água do mar logo morreria de sede e desidratação, à medida que seu corpo tentasse livrar-se do excesso de sal. A água do mar tampouco serviria para a agricultura ou a indústria, pois mataria a maioria das culturas e logo enferrujaria quase todo maquinário. Assim, em geral, os humanos só podem usar a água do mar depois de extraído o sal, e esse é um processo oneroso. A disponibilidade de água no ambiente exerce um importante efeito na distribuição das plantas. Assim sendo, plantas adaptadas a viver em locais secos não podem sobreviver por muito tempo em ambientes úmidos e vice-versa. As espécies são classificadas em quatro grupos, com base na quantidade de água disponível para elas, e cada grupo é caracterizado por um elenco de adaptações estruturais ao seu ambiente. Desse modo, há que se destacar o seguinte. a) Hidrófitas Banquisas caracteriza-se como um campo de gelo glacial flutuante, proveniente do congelamento da água do mar. As hidrófitas (Figura 2.19) crescem total ou parcialmente submersas na água. Este grupo inclui algas marinhas e a angiosperma submersa, conhecida como capim-enguia (Zostera marina), as quais são também adaptadas a suportar alta salinidade (isto é, são halófitas). Outros exemplos de hidrófitas são as espécies aquáticas de água doce que variam desde algas unicelulares móveis, tais como Chamydomanas, até pteridófitas fluentes, como, por exemplo, Azolla filiculoides, e angiospermas, como a lentilha- -d água (Lemna minor). Algumas hidrófitas emergentes, tais como os nenúfares (Nymphaea alba e Nuphar lútea), a cauda-de-água (Hippuris vulgaris) e muitas plantas marinhas, são firmemente fixadas ao substrato de tal modo que elas não são carregadas facilmente pelas correntes de água. As folhas submersas de plantas aquáticas em geral são finamente divididas (p. ex. em Myriophyllum spp.) e isto reduz a resistência ao fluxo de água. Figura 2.19 Aspectos das hidrófitas. Fonte: GOOGLE (2011). FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 49

50 A perda de água, normalmente, não é problema para as hidrófitas e não há cutícula bem desenvolvida nos órgãos submersos ou na superfície inferior das folhas flutuantes. A superfície superior, entretanto, é fortemente cutinizada, o que as ajuda a prevenir a supersaturação e as folhas emergentes têm ainda estômatos funcionais que controlam a transpiração. As hidrófitas têm geralmente xilema pouco desenvolvido e sua sustentação depende principalmente da água que está ao seu redor. Elas têm grandes espaços aéreos que aumentam a sua flutuabilidade e facilitam a difusão do O 2 e do CO 2 através dos tecidos. As hidrófitas geralmente não sobrevivem ao dessecamento, exceto quando estão em estado dormente; folhas flutuantes de Chamaegigas intrepidus, uma pequena planta aquática da África do Sul, podem resistir à seca entrando em equilíbrio com ar de até 5% de umidade relativa, enquanto estiverem protegidas no botão vegetativo, ao passo que, morrem se a umidade do ar estiver abaixo de 95% quando estiverem maduras. b) Higrófitas As higrófitas, como por exemplo, muitos musgos, as hepáticas e algumas samambaias (Figura 2.20), são plantas terrestres de ambientes úmidos, onde o ar é muito úmido e o solo é permanentemente saturado de água. Tais habitats são geralmente sombreados e, assim sendo, as higrófitas são plantas adaptadas a fotossintetizar eficientemente em baixas intensidades luminosas. Elas comumente têm uma grande área superficial em relação ao volume, e as suas folhas freqüentemente têm apenas uma camada de células de espessura. O seu conteúdo de água é controlado em grande parte pela umidade do ar. Muitas higrófitas podem suportar dessecamento prolongado, voltando a crescer novamente tão logo recebam suprimento de água. Figura 2.20 Samambaias e musgos vivem em ambientes úmidos e sombreados, fator também necessário a sua reprodução. Fonte: GOOGLE (2011). c) Mesófitas As mesófitas são plantas que crescem normalmente em solos bem drenados e que cujas folhas ficam expostas ao ar moderadamente seco (Figura 2.21). A maioria das espécies cultivadas e muitas das plantas nativas de regiões tropicais e temperadas estão enquadradas nesta categoria. Elas têm cutícula impermeável e regulam a perda de água pelo controle da abertura dos estômatos. Nas mesófitas os estômatos freqüentemente se fecham por 50 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

51 um período, na metade do dia, quando as condições são geralmente favoráveis para a evaporação, e também à noite, quando a fotossíntese pára e a penetração de CO 2 não é necessária. Como as mesófitas têm que substituir grandes quantidades de água transpirada pelas folhas, elas possuem um sistema radicular extenso e xilema bem desenvolvido. Muitas mesófitas perenes são decíduas, perdendo suas folhas para economizar água quando as condições são desfavoráveis, isto é, durante o inverno, nas latitudes temperadas e árticas, e durante as estações secas, nos trópicos. As partes aéreas de algumas mesófitas herbáceas morrem completamente nessa época e as plantas sobrevivem através de seus órgãos perenes subterrâneos, tais como rizomas e bulbos. Heliófita: palavra de raiz grega Helio sol, e phyta planta. Plantas de ambientes ensolarados. Figura 2.21 As mesófitas são particularmente e em sua maioria heliófitas. Ex.: O cajueiro (Anacardium occidentale) Fonte: d) Xerófitas As xerófitas ocorrem principalmente nos desertos, nas campinas secas e nos lugares rochosos onde a água é geralmente escassa. Essas plantas poderiam, algumas vezes, se desenvolver melhor em ambiente úmido que seco, se fossem protegidas contra a competição das mesófitas. Sua sobrevivência sob condições secas depende de certo número de adaptações, incluindo um extenso sistema radicular que penetre ampla e profundamente no solo para obter a água disponível. As células dessas raízes têm potenciais hídricos excepcionalmente baixos, o que possibilita, a sua absorção de água em solos muito secos (Figura 2.22). FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 51

52 Figura 2.22 As xerófitas apresentam características adaptativas de alta eficiência no uso da água em ambientes áridos e semiáridos. Fonte: GOOGLE (2011). A água pode ser armazenada em raízes, caules ou folhas suculentas para ser usada durante períodos de seca intensa. A erva-prateada (Mesembryanthemum crystallinum) tem, nas folhas, células epidérmicas alongadas, semelhantes a câmeras de ar, que funcionam como depósitos de água. O desenvolvimento de suculência em folhas e caules conduz a uma redução na razão superficial para o volume, o que ajuda a reduzir a perda de água. Uma situação extrema ocorre nas chamadas plantas seixos ou pedras (Lithops spp.), nas quais as folhas nascem junto ao chão, sobre caules curtos, e são circulares ou em forma de clava semelhantes a pedras. Em muitas xerófitas, inclusive nos cactos, as folhas são pequenas, algumas vezes reduzidas à simples escamas ou transformadas em espinhos e o principal órgão fotossintetizante é o caule. Este é frequentemente achatado e parecido com folha ou estriado. Um interessante exemplo de reversão evolutiva é visto em plantas como a vassoura-de-açogueiro (Rucus aculeatus), onde as folhas verdadeiras são reduzidas a escamas e partes do caule se expandem em estruturas semelhantes a folhas, chamadas cladódios. A região central de um cladódio é ocupada por grandes células armazenadoras de água. Uma modificação semelhante ocorre em espécies de Acacia onde o limbo é reduzido e um pecíolo achatado (filódio) assume seu papel. Algumas xerófitas, especialmente monocotiledôneas, perdem suas folhas e outras partes aéreas em períodos de seca severa e sobrevivem por meio de bulbos subterrâneos. O arbusto-creosoto (Covillea glutinosa), dos desertos da América do Norte, tem pequenas folhas coriáceas, as quais, quando ocorre uma seca, tornam-se marrons e secam até seu conteúdo de água cair para menos de 10% do normal. Nessas condições, quando a maioria de outras folhas morreria, elas podem permanecer vivas por meses e, quando a água se torna novamente disponível elas se expandem rapidamente, tornando-se novamente verdes e fotossintetizantes. A cutícula das xerófitas é frequentemente mais fina que a das mesófitas, mas sua impermeabilidade à água depende principalmente de sua composição que inclui uma alta proporção de cutina e outras ceras. Muitas xerófitas têm uma alta proporção de cutina e outras ceras, têm uma densa cobertura de pêlos ou escamas que não interrompem a continuidade da cutícula nem aumentam sua permeabilidade. Pelo fato dessa cobertura de 52 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

53 pêlos produzir uma camada de ar ao redor da planta, argumenta-se que os pêlos ajudam a reduzir a transpiração. Por refletirem a luz, eles ajudam a amenizar o aumento da temperatura causado pela radiação solar. A transpiração é também reduzida nas xerófitas pelo número, disposição e modo de função dos estômatos. O número de estômatos por unidade de área superficial de folha ou caule é geralmente mais baixo que nas mesófitas e os poros são frequentemente menores. Algumas xerófitas têm estômatos situados em depressões ou lado a lado em saliências na superfície da folha e acredita-se que isto reduza a transpiração por criar uma camada de ar acima de cada estômato. É possível também que as células-guarda dos estômatos situados nessas depressões, estando próximas de células fotossintetizantes, sejam mais sensíveis às mudanças dos níveis de CO 2 nos espaços intercelulares. Da mesma maneira, argumenta-se que o sentido do enrolamento das folhas de gramíneas xerófitas, como, por exemplo, em Ammophila arenaria, seja de aumentar a concentração de CO 2 nas vizinhanças das células-guarda, mais do que reter a umidade do ar. Os estômatos da maioria das xerófitas se abrem, durante o dia, por um período de tempo menor que os das mesófitas. Em algumas suculentas, como por exemplo, em espécies de Crassulas e Opuntia, eles se abrem durante a noite quando as plantas assimilam CO 2 por reações que não envolvem energia solar, formando ácidos orgânicos, tais como ácido málico (metabolismo ácido das crassuláceas). Esses ácidos são convertidos em açucares na luz, com desprendimento de CO 2 que pode ser usado para fotossíntese mesmo que os estômatos estejam fechados. Tem havido muita discussão sobre se angiospermas halófitas, tais como Sarcocornia ambigua (Figura 2.23) e Suaeda marítima, que habitam pântanos salinos, são ou não xerófitas. Elas partilham com as xerófitas características de suculência e foram identificadas células de reserva de água com paredes finas, em suas folhas. O fitogeográfico Schimper sugeriu que tais plantas podem sofrer de seca fisiológica mesmo quando a água seja abundante no solo, devido à alta concentração de sais. Entretanto, tem sido demonstrado que o suco celular de halófitas é correspondentemente mais concentrado, e assim a entrada de água por osmose não seria impedida. Todavia, é mais provável que algumas halófitas, especialmente aquelas que habitam faixas superiores de mangues e dunas, estejam expostas a períodos de seca severa e talvez esta seja a razão da frequência com que ocorrem células de reserva de água. Quando a água ocorre em quantidade suficiente, a razão da transpiração por unidade de área superficial não é muito diferente entre as halófitas e as mesófitas. Figura 2.23 Sarcocornia ambigua (Michx) Alonso & Crespo é uma halófita extrema por tolerar concentrações extremas de sais no solo. Fonte: OHB (2011). FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 53

54 Este capítulo abordou os fatores ecológicos como elementos que determinam a distribuição e ocorrência dos seres vivos em seus ambientes, a forma como são expressos e sua ação no comportamento de muitos animais. São tratados por separados o clima e os componentes que definem tipos climáticos específicos que ajudam na determinação de padrões climáticos próprios dos biomas. Elementos do clima como a temperatura, pluviosidade, luminosidade e os ventos que deslocam as massas de ar pelo planeta, permitem a formação de complexos grupos florísticos e faunísticos. Esses componentes não desempenham o mesmo papel em todas as partes, mas quando suas particularidades são alteradas em conjunto terminam causando o processo de aquecimento global com todas as repercussões negativas para todas as formas de vida. Este capítulo falou também da água, bem de uso comum e necessária à vida. Essa enorme massa liquida ocupa cerca de ¾ da superfície terrestre, ou 360 milhões de km 2, e tem um papel da maior importância na alimentação do vapor atmosférico, na regulação térmica do planeta e nos processos de intercâmbio de energia. A disponibilidade de água nos ecossistemas terrestres termina favorecendo o aparecimento de plantas com características metabólicas e morfoanatômicas especiais que as habilitam para viver em ambientes com gradientes de umidade diferenciado. 1. Que são fatores ecológicos e como interferem na vida? 2. Quais são os principais componentes do clima e como ele contribui na distribuição dos seres vivos? 3. Como a temperatura afeta a vida dos insetos? 4. Que é evapotranspiração? 5. Qual a diferença entre chuva e umidade relativa? 6. Como se formam as chuvas orográficas? 7. O fogo é bom ou ruim para os ecossistemas? Explique 8. Porque podemos dizer que o Nordeste do Brasil é uma das regiões mais quentes do planeta? 9. Como a água interfere na ocorrência dos seres vivos em ambientes terrestres? 10. Quais são as características das plantas tidas como halófitas e higrófitas? 54 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

55 Amazônia absorve excesso de CO 2 da atmosfera Estudo aponta que o saldo pode chegar a 5 toneladas anuais por hectare. A Floresta Amazônica retira todos os dias uma quantidade significativa de dióxido de carbono (CO 2 ) da atmosfera. Medições recentes indicam que a diferença entre o CO 2 absorvido e liberado por cada hectare de floresta pode chegar a 5 toneladas anuais. Esta é uma das principais conclusões de uma pesquisa desenvolvida pelo Experimento de Grande Escala da Biosfera-Atmosfera na Amazônia (LBA), uma frente internacional de estudos sobre o ecossistema amazônico liderada pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). Durante seu processo de fotossíntese, as plantas absorvem gás carbônico da atmosfera. Na ausência de luz, os vegetais emitem CO 2 pela respiração. O carbono da floresta também pode ser liberado sob a forma de queimadas ou desmatamento. Até agora, havia um consenso entre os cientistas segundo o qual a floresta não perturbada seria neutra. Acreditava-se que a Amazônia não perdesse nem ganhasse carbono durante os processos de fotossíntese e respiração, apresentando apenas uma pequena perda para os rios, compensada pelos ganhos atmosféricos, relata Carlos Nobre, chefe do Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos do INPE. No entanto, a expectativa não foi confirmada pela pesquisa do LBA. Dados coletados por torres colocadas sobre a copa das árvores para monitorar as trocas de carbono na Amazônia mostram que, no cômputo geral, a floresta absorve um percentual expressivo de gás carbônico. Esse resultado caracteriza o ecossistema como um sorvedouro de carbono. Os pesquisadores ainda não sabem a causa desse comportamento. Uma hipótese foi levantada durante a I Conferência do LBA, realizada em Belém entre 25 e 28 de junho: com o excesso de gás carbônico lançado na atmosfera por desmatamentos e queimadas, as plantas estariam executando o processo de fotossíntese com maior eficiência. Segundo Carlos Nobre, a descoberta pode mudar a imagem da Amazônia. A floresta talvez passe a ser reconhecida não apenas por sua biodiversidade, mas pela possibilidade de contribuir para contrabalancear o efeito estufa. Esse efeito, caracterizado pelo aquecimento da atmosfera, é provocado por gases como o CO 2 que retém o calor solar. Fonte: Revista Ciência Hoje/RJ - 04/07/2000. Leitura Livro FLANNERY T. Os senhores do clima (como o homem esta alterando as condições climáticas e o que isso significa para o futuro do planeta). Rio de Janeiro/São Paulo: Editora Record, p. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 55

56 Filmes Uma verdade inconveniente ( Escurecimento Global ( Um dia depois do amanhã: alugar em vídeo locadoras. BEGON, M.; HARPER, J. L.; TOWSEND, C. R. Ecology. 4 ed. Oxford: Blackwell Science, DAJOZ, R. Princípios de ecologia. Porto Alegre: Editora Artmed FELDMANN, F. Guia da ecologia para entender e viver melhor a relação homem-natureza. São Paulo: Guias Abril, Editora Abril PRIMACK, R. B.; RODRIGUES, E. Biologia da conservação. Londrina: Gráfica e Editora Midiograf RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. 5 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan TOWNSEND, C. R.; BEGON, M. E.; HARPER, J. L. Fundamentos de ecologia. 2 ed. Porto Alegre: Artmed p. 56 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

57 Capítulo 3 Fatores ecológicos Objetivos: Oferecer noções sobre a formação do solo. Mostrar a importância do solo desde o ponto de vista ecológico. Identificar os fatores que contribuem na formação dos solos. Mostrar como o solo determina a distribuição das plantas nos ambientes.

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59 Fatores abióticos: fatores edáficos Conceitos básicos Pedologia: é a ciência que estuda a formação do solo, e foi iniciada na Rússia por Dokuchaiev no ano de Os solos correspondem a camada viva que recobre a superfície da terra, em evolução permanente, por meio da alteração das rochas e de processos pedogenéticos comandados por agentes físicos, biológicos e químicos. Edafologia: é o estudo do solo, do ponto de vista dos vegetais superiores. Considera as diversas propriedades do solo à medida que elas se relacionam com a produção vegetal. Solo: é a camada superficial da crosta terrestre resultante da ação combinada dos fatores de formação: material de origem (rocha), clima, organismos vivos, relevo e tempo. Em uma acepção mais geral, solo é a porção de material, na superfície da Terra, derivada, direta ou indiretamente da rocha matriz, em associação com água, ar, restos orgânicos e organismos vivos. O solo e sua formação O solo representa o produto final de fenômenos físicos, químicos e biológicos; constitui-se a porção da crosta terrestre onde as plantas crescem. É composto de uma mistura de materiais inorgânicos (os fragmentos da rocha desintegrada) e de substâncias orgânicas. Alguns dos materiais orgânicos do solo, tais como raízes e animais pequenos, são vivos; ao passo que outros são mortos e, frequentemente, em processo de desintegração. Os espaços entre os componentes do solo podem estar ocupados por ar ou água. Logo, o solo é um complexo mosaico formado por numerosos materiais inter-relacionados. Pode- -se, ainda, definir o solo de diversas maneiras. Os pedólogos (do grego paedon = solo e logos = estudo), em geral, denominam solo: a parte superior do regolito não alterada, não decomposta. Se a profundidade em que a rocha se encontra é pequena, o regolito todo é o solo. Porém, se a espessura do regolito for muito grande, apenas a sua parte superior é considerada como solo. O ecólogo prefere admitir que solo é a camada da superfície da crosta terrestre capaz de abrigar raízes de plantas, representando, pois, o substrato para a vegetação terrestre. O solo representa um contínuo na paisagem, sendo interrompido apenas por, afloramentos de rochas, águas e geleiras. Porém, apesar de ser contínuo, o solo é classificado de acordo com o predomínio de certas características. Os processos de formação do solo começam a operar a partir da superfície da rocha exposta. Quando as rochas se tornam expostas, sofrem Regolito É o conjunto do material superficial, que recobre a superfície do planeta, originado das rochas e dos depósitos inconsolidados, que foi afetado pelo intemperismo químico e físico. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 59

60 a ação do clima e dos organismos, originando processos que modificam a rocha. Tais processos são chamados de intemperismo e podem ser tanto físicos quanto químicos, predominando os físicos em climas secos e os químicos em climas úmidos. O intemperismo físico provoca a desintegração da rocha e altera o tamanho e o formato dos minerais primários (já presentes na rocha), ao passo que o intemperismo químico provoca a decomposição da rocha e altera sua composição química. Durante a alteração química da rocha podem ser formados minerais secundários (que não existiam na rocha), que são as argilas cristalinas. Considera-se que a pedogênese (formação do solo) se inicia quando as argilas cristalinas começam a ser formadas. Por isso, a primeira camada de solo que se forma é a camada superficial. A camada mais superficial do solo é chamada de horizonte A e é a mais influenciável pela variação da cobertura vegetal, do clima e do tipo de manejo. Num solo pedologicamente muito jovem, logo abaixo do horizonte A localiza-se a rocha que está sendo intemperizada. Quando fazemos um corte vertical no solo podemos ver essas camadas. Chamamos esse corte de perfil do solo (Figura 3.1A e 3.1B). Solos eluviais: quando formados pela alteração da rocha que se encontra abaixo, ou seja, o solo foi formado no local onde se encontra. Ex. terra-roxa. Solos aluviais: são formados pela ação dos agentes naturais de transporte (rios, vento, etc.) Ex. solos de várzea. Solos orgânicos: são formados a partir de matéria orgânica, por isso são férteis e tem alto valor agrícola. Ex. solos humíferos. Figura 3.1 Perfil do solo. A) Imagem realística; B) Imagem esquematizada. Fonte: GOOGLE (2011). O perfil de um solo, ou seja, sua secção vertical desde a superfície até a rocha de origem mostra certo número de camadas compostas por características diferentes. Essas características permitem separar os horizontes superficiais (eluviais, lixiviados) que por convenção são simbolizados com a letra A. No horizonte A se pode ter subdivisões: A 0 (nesta subdivisão, encontram-se grandes quantidades de folhas em decomposição, partes vegetais mortas, insetos e outros pequenos artrópodes, vermes, protozoários, nematódeos, fungos e bactérias), A 1, A 2 ; aos horizontes superficiais, A, seguem-se os horizontes eluviais, de acumulação, simbolizados pela letra B, podendo, igualmente, abranger subdivisões (B 1, B 2 ). O horizonte B contém muito menos material orgânico e, em geral sofre menos desintegração que o horizonte A, mas pode acumular materiais formados no horizonte A e transportados pelas águas das chuvas. Finalmente chega-se aos horizontes mais profundos, em contato com a rocha mãe, alterada em diversos graus nos diferentes níveis: horizonte C (C 1, C 2 ) - Figura FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

61 Todos os solos possuem pelo menos dois horizontes, mas nem todos apresentam, obrigatoriamente, todos os horizontes. Os solos compõem-se de substâncias intactas ou alteradas e de substâncias orgânicas, mais ou menos estruturadas, ou então coloidais. Figura 3.2 Perfil de solo do Grupo Barreiras. Fonte: OHB (2009). Ao ecólogo interessa conhecer a composição do solo, sua textura, sua estrutura, e outras características, pois todos esses fatores pedológicos influem sobre a vegetação. A composição química importa, pois dela depende a capacidade do solo para fornecer nutrientes à vegetação. A estrutura do solo é o modo de arranjo de seus componentes. Da estrutura dependem diversas qualidades importantes do solo como, por exemplo, seu arejamento. A textura indica a proporção de componentes de maiores dimensões e de menores. Para o estuda da textura do solo, usa-se, desde 1926, uma escala (Escala de Attenberg) recomendada pela Associação Internacional da Ciência do Solo, qual seja: Cascalho: quando as partículas têm um diâmetro superior a 2mm; Areia grossa: quando as partículas têm um diâmetro entre 0,2 e 2mm. Areia fina: quando as partículas têm um diâmetro entre 0,02 e 0,2mm; Limo: quando as partículas têm um diâmetro entre 0,002 e 0,02m; Coloides minerais: (argilas) quando as partículas têm um diâmetro inferior a 0,002mm. Quanto maior a porcentagem de partículas menores, no solo, tanto maior sua capacidade de reter água e nutrientes. Estes ficam misturados à superfície das partículas que o compõem. Em um mesmo volume de solo cabe tanto maior número de partículas quanto menor for o tamanho destas. Assim, num solo em que há predominância da fração limo, há mais partículas por unidade de volume que num solo em que predominam as frações areia fina e areia grossa e menos que num solo em que predomina a fração de argilas. A superfície da interface dos componentes da textura dos solos será tanto maior, quanto maior o número de partículas de pequeno tamanho. E, como já foi dito, aumentará a capacidade de retenção de água e de nutrientes, nesses solos, o que é muito importante para a distribuição da vegetação. Albert Mauritz Atterberg ( ) foi o criador dos limites de consistência do solo também conhecidos como Limites de Atterberg e que são referência até os dias de hoje para a engenharia geotécnica e a geologia. Na Suécia ele é conhecido por criar a escala granulométrica Atterberg, que ainda permanece em uso. O trabalho de Atterberg na classificação dos solos ganhou reconhecimento formal da Sociedade Internacional de Ciências dos Solos em Berlim, na conferência de Atterberg, A. M. Fonte: GOOGLE, FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 61

62 As fases do solo O solo apresenta três fases bem distintas: gasosa, líquida e sólida; sendo esta última, constituída de material mineral e orgânico. Volumetricamente, essas fases variam entre si (acontecendo o mesmo entre: as relações materiais minerais/ materiais orgânicos) de solo para solo e, mesmo num determinado solo, as relações entre as fases gasosa e líquida sofrem constantes alterações. Na Figura 3.4 está representada a composição volumétrica da fase de dois solos, mineral e orgânico. A fase gasosa, também chamada ar do solo, varia até num mesmo local devido à variação da fase líquida. A sua composição é diferente da do ar atmosférico, sendo mais rica em água e mais pobre em oxigênio. A) Solo mineral B) Solo orgânico Figura 3.4 Composição volumétrica de dois tipos de solos: A) Mineral; B) Orgânico. Entre as partículas que compõem o solo há espaços que podem ser ocupados por ar ou por água. Quanto mais água penetrar, tanto mais ar será expulso desses espaços. Os nutrientes solúveis encontram-se dissolvidos na água que ocupa tais espaços. Assim, mais próprio é dizer que os espaços entre as partículas do solo são ocupados por uma solução diluída. Quando o solo torna-se seco, maior quantidade de ar, da atmosfera sobrejacente, nele penetra. Os elementos minerais do solo, quando combinados, em forma insolúvel, não podem ser utilizados pelas plantas. Se dissolvidos ou absorvidos às partículas coloidais do solo, em forma a se libertarem facilmente (forma trocável), podem ser absorvidos pela vegetação. As substâncias orgânicas se encontram em diversas formas no solo: 1) como detritos vegetais em diversos estágios de decomposição; sua quantidade aumenta em certas condições (frio, altitude, meio ácido); 2) como húmus (coloides) de diversos tipos, apresentando relação variável entre o C e o N que entram em sua composição. O ph do solo é um elemento de grande importância ecológica, seja por sua ação direta sobre certas espécies, seja por agir indiretamente, modificando outros fatores edáficos. É fácil compreender a importância dos solos nos processos ecológicos. Neles se fixam os vegetais que, igualmente deles retiram alimentos; nos solos, habitam os microrganismos que desdobram as complexas substâncias constitutivas dos detritos orgânicos neles depositados; tanto na superfície quanto no interior do solo, habitam animais ou circula a água, a qual possibilita todos esses processos. 62 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

63 Num estudo sumário de um solo, podemos admiti-lo em seu estágio mais jovem, ou seja, quando constituído apenas de partículas resultantes da fragmentação da rocha-mãe, ou mesmo em certos casos, a própria rocha- -mãe intacta. Posterior instalação de organismos (principalmente vegetais) pouco exigentes, ou seja, capazes de viver com o mínimo de condições que aquele solo jovem lhes pode dar resulta num processo de desenvolvimento ou edafização, pela incorporação de matéria orgânica e pela ação dos microrganismos, resultando nos chamados solos maduros ou adultos. A evolução desses solos depende, a princípio, da natureza da rocha- -mãe, podendo então, tomar rumos diversos conforme o clima em que se desenvolve o processo edafizante. Através da ação mecânica de mudanças de temperatura que resulta na dilatação e contração das rochas, aumento de volume de água ao congelar e retorno ao volume original, quando de volta ao estado líquido, bem como pela ação, também mecânica da chuva e dos ventos, dão-se as primeiras fragmentações da superfície sólida da terra. Outras ações juntam-se a essas no prosseguimento da fragmentação e edafização. Ações químicas: solubilização, hidratação, oxidação, etc. Ações biológicas: ações mecânicas de raízes, separando fragmentos da rocha, galerias formada pela morte de raízes ou por animais de vida subterrânea, decomposição dos detritos orgânicos, animais ou vegetais por fungos, bactérias etc. O solo, assim formado, poderá permanecer no próprio local em que se originou, ou sofrer transporte, ao se ir formando ou mesmo depois de formado, sob a ação simples da gravidade ou, a maiores distâncias, pelas águas ou pelos ventos. Os componentes minerais do solo podem permanecer no local de origem, ou ser deslocados. No mais simples dos casos, o deslocamento é apenas vertical, quando, sob a ação da água de gravitação os minerais solubilizados são levados a níveis mais profundos. Posteriormente, esses minerais podem ser absorvidos pelo sistema radicial dos vegetais transportados à superfície e depositados temporariamente no corpo da planta, sob a forma de compostos mais ou menos complexos, resultantes de sua combinação com os produtos da fotossíntese. Fragmentos dos vegetais (folha, ramos, casca, etc.) vão, através do envelhecimento, sendo lançados ao solo. O desdobramento dessa matéria orgânica, pelos microrganismos do solo irá fazer voltar à forma anterior, aqueles minerais retirados pelo vegetal. Este círculo pode, ainda ser feito indiretamente, com o concurso de animais que, após se alimentarem de vegetais, devolvem ao solo o supérfluo para sua nutrição. A continuação desse processo vai enriquecendo gradativamente os solos, dando melhores condições para a vida vegetal, e assim sucessivamente. Um solo adulto, assim formado terá dependido de dois fatores: a rocha de que se originou e o clima em que se desenvolveram os processos edafizantes. O solo pode apresentar partículas de grande calibre ou partículas de calibre médio ou pequeno, essas características produzem diferentes texturas, pois os espaços entre essas partículas variam e os volumes totais desses espaços são diversos. Logo, ocorrem diferentes variações do grau de infiltração de um solo para outro. A cor do solo vai influir, principalmente, na absorção da luz e, consequentemente, na temperatura, o que irá interferir no processo de evaporação e numa série de outros processos. Solos claros se aquecem relativamente menos que os escuros. Nem sempre é positivo o saldo dos processos bioquímicos do solo, podendo, também, ser negativo, resultando num empobrecimento desses solos, com prejuízo para os seres vivos neles instalados. Edafização refere-se a todo o processo de formação do solo, através das ações físicas, químicas e/ ou biológicas. A matéria orgânica ou serrapilheira ocorre sobre o horizonte A, representada pela queda de folhas, galhos, flores, frutos, sementes, cadáveres de animais etc., constituindo o horizonte O (orgânico), produzindo um perfil O-A. As regiões pilíferas, das raízes dos vegetais, são responsáveis pela grande absorção dos minerais na composição do solo. Localização da região pilífera. Fonte: GOOGLE, FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 63

64 Ação do clima na formação do solo Jacobus Henricus van't Hoff ( ) foi um químico neerlandês. Em seus estudos, mediante a aplicação de conceitos termodinâmicos ao conhecimento dos equilíbrios químicos, determinou a relação entre a constante de equilíbrio e a temperatura absoluta (equação isocórica de Van t Hoff). O clima é sem dúvidas um dos fatores que mais exercem influência na formação dos solos, pois, condicionam os fluxos de energia e matéria necessários para os processos de intemperismo e os mecanismos e processos pedogenéticos que ocorrem na formação dos solos. Assim, os solos de regiões cujo clima confere temperaturas médias mais elevadas e farta disponibilidade de água pluvial, tendem a ter maior evolução pedogenética em comparação com os solos de regiões onde o clima apresenta deficiência de umidade (semiaridez). Maiores volumes de água, infiltrando e percolando através dos perfis dos solos das regiões mais úmidas, promovem a hidratação dos constituintes e favorece a remoção de cátions liberados dos minerais por hidrólise acelerando os processos de transformação dos solos. Assim, em climas úmidos e quentes (altas temperaturas) há uma aceleração dos processos pedogenéticos, tendendo à formação de solos muito intemperizados, evoluídos e profundos, com reações ácidas e pobres quimicamente. São solos cuja mineralogia reflete uma predominância de minerais secundários como as argilas (caulinita) e óxidos de ferro e alumínio. Lei de Van Hoff É uma lei muito antiga, dos primórdios do estudo da Cinética: Um aumento de 10ºC na temperatura de reação provocará na duplicação de sua velocidade. Esta Lei hoje serve apenas como referencial, não possuindo precisão na maior parte das reações, mas a sua idéia está correta, ou seja, um aumento de temperatura provoca um aumento de velocidade da reação e um aumento significativo na velocidade em que as ações de intemperização, promovem a formação dos solos. Van't Hoff, J. H. Fonte: GOOGLE, Ação da biosfera na formação do solo Outro fator considerado ativo, os organismos vivos (vegetação, fauna, microorganismos e mesofauna edáfica) também têm relevante papel na formação dos solos, sobretudo pelos processos de adição de compostos orgânicos. Têm, também, efetiva ação de complexação de compostos químicos favorecendo translocações seletivas internas no perfil do solo. A atividade metabólica da biota do solo altera as condições químicas da solução edáfica e composição do ar do solo, afetando as reações de oxiredução e carbonatação, e, condicionando a solubilização dos compostos químicos inorgânicos derivados dos minerais das rochas. Atuam ainda na mineralização da matéria orgânica e tem essencial influência na reciclagem de nutrientes. As principais funções da vida animal e vegetal em relação ao desenvolvimento do solo são: a) Fornecimento de matéria orgânica para o solo; b) Transporte dos nutrientes das camadas inferiores para as superiores; c) Ação mecânica destrutiva, através das rochas, das raízes; d) Agregação granulométrica por exudação, desenvolvimento filamentoso etc. A cobertura vegetal tem um papel importante na formação dos solos (Figura 3.5), a saber: a) Fornecimento de matéria orgânica pelos detritos vegetais que caem sobre o solo; 64 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

65 b) Transporte das substancias nutritivas dos horizontes profundos à superfície do solo, compensando as perdas por lixiviação; c) Ação mecânica e química exercida pelo sistema radicular, sobretudo pela vegetação arbórea, principalmente nos trópicos úmidos, e; d) Controle dos efeitos da erosão. Intemperismo: são os processos de natureza físico, química ou biológica de desagregação e decomposição mineralógica que influenciam os processos de formação dos solos a partir dos quais tem ocorrência a pedogênese. Figura 3.5 Influência da cobertura vegetal na formação, proteção e conservação de um solo. Fonte: OHB (2011). Os microorganismos são responsáveis na formação do solo ao influenciar: a) Transporte de material atividade escavadora e criação de galerias com efeito na homogeneização de perfis; b) Ação na subdivisão dos materiais grosseiros (folhas, galhos e outros, facilitando o ataque microbiano); c) Exportação de substâncias pelo deslocamento no perfil do solo e adição local por morte de microorganismos; d) Influencia na porosidade do solo; e) Decomposição dos resíduos orgânicos. Ação do relevo na formação do solo O relevo, por sua vez, é considerado um fator de controle, pois, sua ação se reflete sobre a dinâmica da água, tanto no sentido de infiltração e percolação dentro do perfil de solo quanto no controle da erosão pelo deflúvio pluvial. Ou seja, o relevo controla a partição da água que escorre superficialmente e a que penetra no perfil do solo, possibilitando, em maior ou menor grau, os processos descritos e discutidos anteriormente. Além disso, o relevo condiciona a orientação das encostas em relação ao posicionamento do sol, determinando uma incidência diferencial da radiação solar. Dentro de uma perspectiva regional, o relevo também exerce forte influência no clima, notadamente na temperatura e regime pluviométrico que, como se sabe, são fatores importantes no processo de formação dos solos. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 65

66 Ação do material de origem na formação do solo A natureza constitutiva do material de origem, de composição mineral ou orgânica, apresenta determinante influência nos resultados dos processos formação de solos, constituindo-se em um fator dos mais relevantes. Os materiais de origem são provenientes do substrato rochoso ou sedimentos cuja natureza mineralógica influencia os processos de meteorização e intemperismo, conferindo a diversidade material da qual derivam os diversos tipos de solos. A natureza química e o grau de resistência das rochas e dos minerais aos processos intempéricos, relacionados a um determinado clima, em um dado período de tempo, determinam não somente o grau de transformação e evolução de um solo como também a sua riqueza química e disponibilidade de nutrientes. Assim, o material de origem, condiciona a morfologia dos solos, notadamente, deixando sua impressão na textura, na cor e na natureza químico-mineralógica dos constituintes minerais de um solo. Assim sendo, na formação do solo, são consideradas as seguintes características das rochas: a) Composição mineralógica e química, que tem influência na riqueza nutricional do solo, e; b) Textura e resistência mecânica que se relacionam com a velocidade do processo de formação do solo. Com efeito, cabe salientar que todos os solos resultam do condicionamento dos processos inerentes aos fatores ambientais em conjunto. Contudo, a importância relativa de cada fator de formação de solo, pode variar para cada tipo de solo. No Quadro 1, a seguir, apresenta-se uma síntese dos fatores de formação de solos. Quadro 1 Fatores de formação do solo. Termoclastia denomina-se a fragmentação ou desagregação das rochas pela variação de temperatura. Fatores Ambientais Tipo de Fator Atuação Clima Biosfera (Organismos) Fatores ativos Fornecem matéria e energia. Relevo Material de Origem Fator controlador Fator passivo Controla o fluxo de matérias: superfície; erosão; profundidade; infiltração; lixiviação e translocação. Diversidade do material constituinte sobre o qual ocorrerá a pedogênese. Tempo Fator passivo Determina o tempo cronológico de atuação do processo. Processos mecânicos do intemperismo a) Influência da temperatura (causa desfolhação nas rochas) A variação de temperatura atua sobre as rochas provocando dilatação (aquecimento/dia) e contração (resfriamento/noite). A dinâmica de dilatação e contração provoca a termoclastia. Esse fenômeno é mais acentuado em climas secos (desertos Figura 3.7) onde ocorre grande variação de temperatura diária e anual. Observa-se também que, os diferentes minerais - que compõem uma mesma rocha - possuem diferentes coeficientes de dilatação, o que provoca o deslocamento relativo entre os cristais, rompendo a coesão inicial entre os grãos. 66 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

67 Figura 3.7 Deserto do Saara região mais clara do mapa. O Saara se estende desde o Oceano Atlântico ao Mar Vermelho para um comprimento de km e uma largura de km ou 9 milhões de km² de deserto. O Saara é permanentemente alterado pela erosão dos ventos quentes, sendo desprovido de vegetação. Esse deserto apresenta as regiões mais quentes do mundo, superior a 50 C. O recorde de temperatura foi registrado no Saara, com 58 C na Líbia Al Azizia. Sendo que, durante a noite, podem ser registradas temperaturas abaixo de 0 ºC. Essa grande variação de temperatura é devida a baixa umidade dessa região. Fonte: GOOGLE (2011). b) Influência da água congelada Em regiões frias, o congelamento da água acumulada nas fendas das rochas aumenta seu volume em aproximadamente 9% exercendo forte pressão para o alargamento dessas fendas podendo causar aumento das fraturas e fragmentar as rochas (crioclastia Figuras 3.8 e 3.9). Figura 3.8 Esquematização do processo de crioclastia. Fonte: GOOGLE (2011). FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 67

68 Feldspato é um grupo de rochas que se caracterizam por apresentar silicatos de alumínio contendo diferentes proporções de cálcio, potássio e sódio. Eles ocorrem em rochas pegmatíticas, associados a diversos outros minerais, o que torna bastante difícil a quantificação de suas reservas com alto grau de precisão. Figura 3.9 Rocha com fissuras provenientes do processo de crioclastia. Fonte: GOOGLE (2011). c) Influência dos ventos A ação eólica provoca o desprendimento das partículas soltas das rochas e, consequentemente, causa modificações superficiais no relevo (Figura 3.10). Os ventos, carreados de partículas, vão polindo as rochas até transformá-las em pequenos grãos de areia. Existem dois mecanismos diferentes: 1º) Deflação - ação direta do vento sobre as rochas, retirando delas as partículas soltas e 2º) Corrosão - ataque do vento carregado de partículas em suspensão, provoca o desgaste das rochas e, também, dos próprios fragmentos. Representante do grupo feldspato. Fonte: GOO- GLE, Mica é um grupo de rochas diversas, sendo estas compostas por várias lâminas paralelas, umas sobre as outras. Rocha muscovita. Fonte: Figura 3.10 Erosão provocada pela ação eólica. Fonte: d) Influência dos vegetais A ação mecânica das raízes dos vegetais pode provocar a fratura ou a 68 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

69 fragmentação das rochas. Observe, na Figura 3.11, as raízes de árvores que exercem pressão sobre o solo, causando rachaduras no mesmo. Figura 3.11 Erosão do solo provocada pela ação das raízes. Fonte: GOOGLE (2011). O desenvolvimento de musgos e liquens (Figura 3.12) sobre as rochas também desempenham processos erosivos, porém em menor grau. Figura 3.12 Erosão do solo provocada pela ação dos liquens. Fonte: GOOGLE (2011). Processos químicos do intemperismo O intemperismo químico compreende as fases de decomposição química dos minerais primários e a síntese de minerais secundários. a) Hidrólise é a reação de decomposição dos minerais sob efeito da água, resultando no desdobramento de elementos minerais que constituem o próprio solo. Tem grande importância no intemperismo de variada faixa de minerais, inclusive feldspatos e micas; b) Hidratação consiste na incorporação de água ao mineral. Abrange a fixação rígida dos íons H + e OH - ao composto que esta sendo atacado; c) Carbonização é a reação de íons hidrogeniocarbonatos com íons dos minerais, consistindo em uma modalidade de hidrólise. d) Oxidação consiste na mudança do estado de oxidação de um elemento, normalmente, através da reação com o oxigênio. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 69

70 Água do solo A vegetação do manguezal desenvolveu uma adaptação foliar para excretar o excesso de sal que é absorvido pelas raízes. A estrutura é denominada de glândulas de sal. Confira agora neste site: br/abril/ciclodaagua uma animação sobre o ciclo da água. Glândulas de sal localizadas na folha da espécie Laguncularia racemosa. Fonte: ufsc.br Salicornia e Suaeda são halófitas genuínas. As espécies halófitas não desenvolvem o seu crescimento, sem a presença de algum tipo de sal, principalmente, o cloreto de sódio (NaCl). No estudo dos fatores ecológicos, é de máxima importância a participação da água, principalmente, na região atmosférica. No ciclo da água há uma etapa que se realiza no solo, sendo esta, tão importante quanto àquela, para o desenvolvimento dos processos ecológicos. De um modo geral, pode-se dividir a água do solo em: água de superfície (oceanos, lagos, rios, outros) e água subterrânea (ocupando os espaços entre as partículas do solo ou em depósitos de maior volume, abaixo da superfície). A água de superfície fornece, por evaporação, grande parte da umidade atmosférica, por escorrimento laminar ou pela força dos rios, arrasta consigo os materiais fragmentados da superfície, sendo a maior responsável pela erosão dos solos; influência a distribuição das temperaturas; é utilizada para dessedentar os animais. A água subterrânea tem sua maior importância na solubilização de minerais do solo, formando a solução do solo, que será absorvido pelos vegetais. A circulação mais ou menos fácil da água no solo e sua permanência mais ou menos longa estão em função das características do solo, como também delas depende a concentração de elementos minerais na solução do solo. Dessa concentração depende o maior ou menor fluxo osmótico para o interior dos vegetais (endosmose) ou, em casos especiais, para o exterior (exosmose). Parte da água, incorporada pelos vegetais, é lançada à atmosfera por transpiração, permitindo, num restabelecimento do equilíbrio osmótico, a entrada de novos volumes da solução do solo e assim sucessivamente. Um bom suprimento de água, com um ótimo de concentração de sais, são condições indispensáveis para o bom desenvolvimento da cobertura vegetal. Mas, o ideal de concentração e teor de cada um dos elementos contidos na solução do solo é variável para cada espécie vegetal, fato este que interfere decisivamente, nas relações solo/planta. Salinidade do solo Os organismos também são afetados pela salinidade do meio. A concentração de sais no solo faz com que diminua a resistência osmótica de perda de água para o meio, o que leva à incapacidade de manter a concentração necessária de água para as atividades metabólicas. Várias plantas possuem adaptações para viver em ambientes com alta salinidade, principalmente aquelas que vivem sob influência do Cloreto de Sódio (NaCl) e são conhecidas como halófitas (Figura 3.13). Esta figura mostra o crescimento relativo de três plantas que crescem em solos salinos, cultivadas em solos com diferentes concentrações de NaCl. Estas plantas compensam o excesso de sal do meio com mecanismos necessários aos processos de osmoregulação. Alguns animais, como aves e iguanas marinhas, apresentam glândulas de sal, por onde eliminam os excessos. Alguns organismos como a Artemia estão tão adaptados a viver em ambientes salinos que conseguem sobreviver à concentração de sais próxima à cristalização (cerca de 300g por litro). 70 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

71 Figura 3.13 Crescimento de três plantas em solo salino. Fonte: BONILLA; PORTO (2001). O NaCl é de difícil metabolização, no entanto, há vegetais como bredo- -da-praia (Sersuvium portulacastrum) e pirrixiu (Batis maritima), comuns no Nordeste brasileiro, que têm essa capacidade e conseguem viver bem naqueles ambientes, e só neles onde um vegetal normal não teria capacidade de fazer penetrar no seu corpo a água de que necessita (Figura 3.14). Sendo elevada a concentração do sal no solo, precisaria que este vegetal tivesse em suas células uma concentração ainda maior, para que, através da osmose, houvesse penetração da água nos seus tecidos. Podem ser observados, então, dois casos: com um maior volume de água no solo, durante a época das chuvas, diminui a concentração da solução salina: nesse momento é possível que haja penetração de certa quantidade de solução nutritiva para o vegetal. Figura 3.14 Sersuvium portulacastrum. A) Disposição sobre o solo; B) Imagem macro. Fonte: A) e B) No entanto, no período de menor pluviosidade, o aumento pronunciado da concentração da solução do solo vai impedir que o vegetal se beneficie dessa solução. Então, para que o vegetal não morra precisaria ter armazenado água na época das chuvas, que fica então, num estado de seca fisiológica. Para aquele armazenamento o vegetal precisa ter uma estrutura especial tal como folhas e caules carnosos, semelhantes aos daqueles vegetais que vivem em ambientes realmente secos. Nos dois exemplos anteriormente citados (Sersuvium e Batis) bem como em outros correspondentes, as espécies submetidas a condicionamento idêntico apresentam bastante semelhança morfológica, embora, pertençam a grupos botânicos diversos. Nessas condições, a cobertura vegetal vai assumir uma fisionomia bem diferente daquelas de áreas com água sem excesso de NaCl. O número de espécies que pode atender aquela condição é muito pequeno, ocorren- O bredo-de-porco ou bredo-salgado (S. portulacastrum L.) é uma halófita típica de solos salinos, no Nordeste semiárido. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 71

72 do então, comunidades uniespecíficas. Esses vegetais podem, assim, servir como indicadores de solos salinos. ph do solo As bactérias desempenham uma importante função na decomposição de resíduos orgânicos e na formação do húmus, incluindo organismos fixadores de azoto amoniacal (NH3 ou NH4+) em azoto nítrico (NO2- ou NO3-) - nitrificação. Das bactérias fixadoras de azoto, um grupo (Rhizobium) vive em simbiose com leguminosas, fixando azoto em nódulos das raízes destas. A escala do ph representa uma variação numérica de 0 a 14, onde há um gradiente de acidez máxima (0) e uma gradiente de alcalinidade máxima (14). Sendo que o valor intermediário (7) é definido como neutro. Dentre os fatores do solo deve, ainda, ser referido o ph (concentração de íons Hidrogênio). O ph da água e do solo pode ser um fator que exerce uma poderosa influência na distribuição dos organismos. O protoplasma de plantas é afetado drasticamente por altas concentrações de íons OH - e H +, que se tornam tóxicas em um ph abaixo de 3 (ácidos) e de um ph acima de 9 (básico). Além disto, efeitos indiretos do ph afetam a concentração dos nutrientes disponíveis e/ou a formação e concentração de toxinas. Em ph s abaixo de 4.0 a 4.5, por exemplo, os solos apresentam geralmente uma alta concentração de íons de Alumínio (Al +3 ), que pode ser muito tóxico para a maior parte das plantas. Alguns nutrientes essenciais para as plantas, como Manganês (Mn +2 ) e Ferro (Fe +3 ) podem ser tóxicos em baixos níveis de ph. O aumento da acidez pode afetar os organismos de três maneiras: (i) diretamente, alterando a osmoregulação, a atividade enzimática e a trocas gasosas. (ii) indiretamente, pelo aumento da concentração de íons tóxicos (iii) indiretamente, reduzindo a qualidade e distribuição dos recursos. Embora se tenha atribuído grande importância a esse fator, chegando- -se a admitir que a simples leitura do ph seria suficiente para orientar sobre as características ecológicas de uma determinada área, principalmente por sua importância nos processos de respiração e de ação enzimática nos vegetais, no entanto, essa fase já está superada e se reconhece que respostas ao ph só se fazem sentir intensamente quando aquele fator atinge valores extremos: ph muito elevado e ph muito baixo. A maioria das espécies parece ter uma ampla tolerância para as variações de ph que normalmente ocorrem. Certas espécies mais tolerantes a ph elevado são chamadas espécies basófilas; de certos ambientes ricos em gipsita (gypsum, sulfato de cálcio). Organismos com alta tolerância ao cálcio são denominados calcífilos ou calcícolas. Solos com ph baixo, geralmente tem carência de nutrientes, resultando em baixa produtividade. Nutrientes inorgânicos Representação da escala do ph. Fonte: GOOGLE, Os organismos necessitam de uma série de elementos químicos para seu metabolismo. No caso das plantas, por exemplo, pode-se dividir este requerimento entre os macronutrientes, como Nitrogênio (N), Fósforo (P), Potássio (K), Magnésio (Mg), Cálcio (Ca) e Enxofre (S) Além dos micronutrientes ou elementos traço, como Ferro (Fe), Manganês (Mn), Zinco (Zn), Cobre (Cu), Boro (B), Molibdênio (Mb) e Níquel (Ni). Na Figura 3.15 estão relacionados os principais nutrientes requeridos pelos organismos, e suas mais importantes funções primárias e, outros minerais com função importante em determinados organismos, segundo Ricklefs, 1996 e Begon et al FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

73 Figura 3.15 Nutrientes e suas funções biológicas. Fonte: RICKLEFS (1996); BEGON et al. (1996). Os macronutrientes são elementos essenciais para o desenvolvimento das plantas e demandados em quantidades significativas. Diversamente, os micronutrientes são requeridos em quantidades muito pequenas. O oxigênio (O 2 ) e o gás carbônico (CO 2 ) são recursos importantes para boa parte dos organismos. A fixação do CO 2 atmosférico é o único processo onde as plantas verdes conservam e capturam a energia da radiação solar transformando-a em compostos químicos. Já o O 2 é um recurso utilizado por plantas e animais e, apenas alguns procariontes (organismos formados por uma única célula desprovida de membrana nuclear) podem sobreviver sem ele. Em ambientes terrestres ele normalmente não é um recurso limitante. Já nos ambientes aquáticos, sua difusão e solubilidade é menor e sua disponibilidade no meio pode ser um importante fator limitante para os organismos. Quando ocorrem processos de decomposição de matéria orgânica em ambientes aquáticos a respiração microbiana consome uma grande quantidade de oxigênio, diminuindo O 2 disponível no meio, inviabilizando a ocorrência de animais superiores que necessitem deste recurso (como peixes e crustáceos). Outro problema para vários organismos é que abaixo da zona eufótica não existem organismos que produzam oxigênio através da fotossíntese, e a respiração microbiana pode consumir oxigênio disponível rapidamente. Também fundos lodosos de lagos e pântanos são desprovidos de oxigênio e nestes ocorre apenas processos anaeróbios. Recobrindo a maior parte das terras emersas, os solos constituem sistemas complexos formados pela interseção da litosfera, biosfera e a atmosfera terrestre. Como componente básico das paisagens, os solos apresentam funções estruturais enquanto suporte físico dos ecossistemas, além de constituir diversas funcionalidades ecológicas, como a produção bioló- FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 73

74 gica e a regulação do ciclo hidrológico de superfície. Neste capítulo foram vistos quais são os fatores ambientais e os processos que concorrem para a formação dos solos, seus atributos e propriedades físicas, químicas e mineralógicas do solo, e, como estes se relacionam com a morfologia e o comportamento físico, hídrico e edáfico. Buscou-se responder como os solos se formam para se entender como eles se tornam sistemas complexos, com diversas características e propriedades das quais dependem as suas funcionalidades. De forma simples, o assunto é abordado, a princípio, fazendo-se uma breve conceituação e discussão sobre os processos conhecidos como: pedogênese e intemperismo. Depois, são discutidos os fatores ambientais que condicionam a pedogênese, introduzindo os conceitos de mecanismos de formação de solos e finalizando pela descrição sucinta dos principais processos de formação de solos e como eles determinam formas de crescimento das plantas em seus ambientes. Também é apresentada a classificação dos principais tipos de solos que se encontram no território nacional. 1. Em seu entendimento, na Biologia como se deve conceituar o solo? 2. Como se forma o solo? 3. Quais são as fases constituintes do solo? 4. De que forma os organismos contribuem na formação do solo? 5. Como os nutrientes podem limitar o crescimento das plantas? 6. Descreva os processos mecânicos de intemperismo que contribuem com a formação do solo. Mineralização e humificação da matéria orgânica do solo Sob sistemas ecológicos naturais, ocorre sobre o horizonte A deposição de matéria orgânica, representada pela queda de folhas, galhos, flores, frutos, sementes, cadáveres de animais etc., constituindo o horizonte O (orgânico), produzindo um perfil O-A-(E)-B-C-R. No horizonte orgânico detritos orgânicos são continuamente apostos. Tais detritos orgânicos são chamados de serrapilheira. A serrapilheira representa um ambiente no qual vivem muitos grupos animais, como, por exemplo, platelmintos, anelídeos, moluscos, artrópodes, anfíbios, répteis, mamíferos, além de muitos outros grupos de animais muito pequenos. Esses animais estabelecem complexas interrelações: uns são detritívoros, outros são predadores, outros ainda são parasitas etc. Ocorrem também muitos fungos e bactérias. Na serrapilheira os detritívoros agem de duas maneiras: ao comerem os detritos, diminuem seu tamanho facilitando sua decomposição; e ao fazer a digestão, e defecarem, mineraliza a matéria orgânica. Suas fezes são consumidas por outros organismos, aumentando a 74 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

75 mineralização da matéria orgânica. A ação da biota que vive na serrapilheira implica na formação de camadas horizontais reconhecíveis a olho nu. A camada mais superficial é constituída por estruturas (folhas, ramos, flores, frutos, sementes, cadáveres) inteiras. Essas estruturas inteiras são consumidas pelos detritívoros, que as transformam em pequenos pedaços (as estruturas inteiras são picadas em pedacinhos). Disso resulta uma segunda camada logo abaixo, constituída por pedaços menores de detritos. Pequenos pedaços têm uma relação superfície/volume muito maior que pedaços grandes. A maior superfície facilita sua decomposição. Da decomposição resulta uma terceira camada, que constitui uma massa informe de matéria orgânica. A serrapilheira é constituída por uma gama enorme de substâncias orgânicas muito diferentes, cujas moléculas apresentam diferentes naturezas e graus de complexidade, indo desde moléculas muito simples e de decomposição fácil e rápida, como açúcares simples (glicose, por exemplo), até moléculas extremamente complexas e de decomposição difícil e muito lenta, como a lignina. A aposição de detritos representa a entrada de materiais, ao passo que a decomposição representa a saída de materiais da serrapilheira. Cada substância orgânica é decomposta numa velocidade diferente, e durante a decomposição, diferentes compostos orgânicos intermediários são produzidos. Por exemplo, moléculas simples são totalmente decompostas, produzindo água, gás carbônico e minerais (como Ca ++, K +, Mg ++ ), num processo chamado mineralização. Porém, moléculas complexas são apenas parcialmente decompostas, gerando diferentes radicais orgânicos. Esses radicais orgânicos reagem especialmente com moléculas de lignina parcialmente decompostas, produzindo novas substâncias orgânicas, que não existiam na serrapilheira antes desse processo. Essas substâncias orgânicas neossintetizadas são genericamente chamadas de húmus, e o processo que leva à sua produção é chamado de humificação. Fonte: MARTINS, F. R. Depto. Biologia Vegetal/IB/UNICAMP Leituras Filme Livros EMBRAPA. Sistema brasileiro de classificação de solos. 2 ed. Rio de Janeiro: Centro Nacional de Pesquisa de Solos, p. REICHARDT, K.; TIMM, L. C. Solo, planta e atmosfera - conceitos, processos e aplicações. Editora: Manole, p. Agroflorestação outro jeito de fazer agricultura no semiárido. Sites FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 75

76 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA PARA PESQUISA DA POTTASSA E DO FOSFA- TO. Manual internacional de fertilidade do solo. 2 ed. Piracicaba: POTA- FOS, DEMATTÊ, J. L. I. Manejo de solos ácidos dos trópicos úmidos região amazônica. Campinas: Fundação Cargill, EMBRAPA - EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Sistema brasileiro de classificação de solos. Rio de Janeiro: Centro Nacional de Pesquisa de Solos, p. KIEHL, E. J. Manual de edafologia. Relações solo-planta. São Paulo: Editora Agronômica Ceres, LUCENA, T. S. R. Curso de recuperação de áreas degradadas: a visão da ciência do solo no contexto do diagnóstico, manejo, indicadores de monitoramento e estratégias de recuperação. EMBRAPA Solos. Série Documentos, 103. Rio de Janeiro p. MONIZ, A. C. (Coord.) Elementos de pedologia. São Paulo: Polígono, EDUSP, OLIVEIRA, J. B. de; JACOMINE, P. K. T.; CAMARGO, M. N. Classes gerais de solos do Brasil. Guia auxiliar para seu reconhecimento. 2 ed. Jaboticabal: FUNEP PRADO, H. do. Manual de classificação de solos do Brasil. 3 ed. Jaboticabal: FUNEP, WILLIS, A. J. Introduction to plant ecology. London: George Allen & Uwin FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

77 Capítulo 4 Fatores ecológicos Objetivos: Descrever as relações de convivência que se processam entre os organismos no ambiente em que vivem. Mostrar as principais associações simbióticas que ocorrem entre os seres vivos; Identificar as estratégias de fuga e escape das presas. Discutir os principais mecanismos de defesa das plantas contra a herbivoria.

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79 Fatores bióticos Introdução Em ecologia, existem estruturas funcionais (Figura 4.1) que estabelecem uma hierarquia natural dos sistemas ecológicos. O organismo é a unidade básica da Ecologia, o sistema ecológico elementar. O agrupamento de indivíduos de mesma espécie, em um determinado local, denomina-se população. A interação entre várias populações determinam as comunidades. A junção entre diferentes comunidades interagindo com o meio físico-químico, proporcionando o fluxo de energia e FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 79

80 o ciclo de nutrientes, formam os ecossistemas. O intercâmbio entre todos os ecossistemas do planeta constituem a biosfera. A Figura 4.2 esquematiza essas relações. Figura 4.2 Esquematização dos agrupamentos naturais de espécies até a constituição da biosfera. Todos os organismos interagem de diversas maneiras originando um conjunto de associações e inter-relações que podem ser de vários tipos, definidos entre indivíduos da mesma espécie ou entre organismos de espécies diferentes. Definição Os organismos agem como profundos modificadores do ambiente e, portanto, são determinantes para as paisagens. Fatores bióticos representam todos os efeitos causados pelos organismos presentes em um determinado ecossistema e suas relações. A presença ou ausência de determinados tipos de organismos pode constituir um fator determinante para a ocorrência ou não de outro tipo de organismos no ambiente. Por exemplo, para uma população de predadores, a presença ou não de uma população de presas, determina a ocorrência ou não da mesma (população de predadores), em um determinado ambiente; sendo, portanto, um fator preponderante na sua distribuição. Outros organismos alteram as condições do meio, de forma a permitir que determinados organismos colonizem o ambiente. Essas interações entre os organismos originam um conjunto de associações e inter-relações que podem ser definidas, de uma maneira geral, como simbiose. 80 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

81 O Quadro 4.1 mostra as principais interações entre os seres vivos: Quadro 4.1 Principais tipos de interações entre os organismos. Fonte: DAJOZ, Considerando as interações entre duas espécies: Espécie A e Espécie B; Legenda: 0 : as espécies não são afetadas + : a vida da espécie tornou-se possível ou melhorou - : a vida da espécie é reduzida ou impossível Interação Espécie A Espécie B Neutralismo 0 0 Competição - - Amensalismo (B amensal inibe A) - 0 Parasitismo (A parasita B) + - Predação (A e o predador e B, a presa) + - Comensalismo (A é comensal e B, o hospedeiro) + 0 Cooperação (Interação não obrigatória) + + Mutualismo (Interação obrigatória) + + Tipos de simbiose Simbiose (palavra originada do grego: syn - juntos, e bios - vida) é o termo que define uma associação entre duas ou mais espécies distintas, permitindo-lhes viver com vantagens recíprocas. Esse termo foi criado, em 1879, pelo alemão Heinrich Anton de Bary ( ) - foi pioneiro no estudo dos cogumelos e das algas. A palavra simbiose significa literalmente viver junto. É empregada usualmente também para descrever a biologia de pares de organismos que vivem juntos e não se maltratam. Competição Competição é uma interação entre indivíduos que compartilham uma quantidade de recursos limitada, que leva a diminuição ou redução da sobrevivência, crescimento e/ou reprodução destes indivíduos. A competição ocorre em duas circunstâncias: 1ª) quando indivíduos da mesma espécie ou de espécies diferentes buscam e exploram o mesmo recurso, que está presente em quantidade limitada; 2ª) quando os indivíduos se prejudicam, mesmo quando não há recursos limitados. Pode-se dizer que o efeito final da competição seria a diminuição da constituição individual do organismo para próxima geração. O uso ou defesa de um recurso por um indivíduo reduz a utilização deste mesmo recurso por outro. Portanto, tem-se um efeito que depende da densidade dos indivíduos, pois quanto mais indivíduos envolvidos maior será a utilização, per capita dos recursos, e mais deletérios serão os efeitos sobre a totalidade dos indivíduos. O efeito da competição entre espécies é negativo sobre as populações de ambas. A espécie que será mais prejudicada será a que tiver a menor capacidade de utilizar os recursos em comum. Se as espécies não tiverem habilidades iguais para explorar determinados recursos uma vai ser necessariamente mais eficiente que a outra, gerando o que chamamos de competição assimétrica. Pode-se dividir a competição em dois tipos básicos. Por exploração (por recurso): quando uma espécie consegue obter o recurso de modo mais eficiente, fazendo com que outras não consigam chegar a explorar os mesmos recursos. Por exemplo, formigas que fazem recrutamento em massa (isto é, muitas operárias forrageando de forma organizada com trilhas químicas e/ ou físicas) exploram um inseto morto de tal modo que outras espécies de formigas, que utilizam forrageamento solitário, podem não ter nem tempo de encontrar o recurso. Competição por interferência ou explotativa: ocorre Bary, H. A. Fonte: www. nndb.com Os recursos procurados entre os indivíduos podem ser: alimento, abrigo, local de nidificação, água entre outros. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 81

82 quando os organismos envolvidos na interação causam algum tipo de malefício ou prejuízo, mesmo que o recurso disputado não esteja necessariamente em falta, sendo que os indivíduos protegem o seu recurso por meio físicos e/ou químicos. A competição intraespecífica condiciona a regulação do tamanho populacional dentro da espécie, num efeito dependendo de densidade. A competição interespecífica altera a capacidade suporte das populações em competição; ou seja, a quantidade de indivíduos de cada espécie, em um ambiente limitado, poderá proporcionar a exclusão de alguns indivíduos, modificando a estrutura das comunidades. Subdivisões da competição Schoener e Rickfels (1996) subdividiram a competição em outras categorias mais específicas, a saber: a) Competição de consumo: quando ocorre uma acentuada competição em recursos que são renováveis; b) Competição de ocupação: quando o recurso em questão é a utilização de espaços livres; c) Competição de crescimento: quando o processo competitivo ocorre sobre recursos (luz, água e nutrientes) que fazem com que organismos cresçam em taxas maiores do que outro; d) Competição química: através da produção de substâncias químicas que vão agir à distância no ambiente, impedindo ou dificultando a ocupação da área por outros indivíduos (alelopatia); e) Competição territorial: defesas do espaço; f) Competição de encontro: interação transitória em torno de um recurso que pode resultar em perda de tempo e/ou energia, roubo de comida ou dano físico. A competição e a predação são as interações que mais têm atraído a atenção dos ecólogos, talvez pelo fato de serem frequentemente observáveis na natureza. Por isto, é comum, em muitos livros encontrar algumas definições tais como: I) Competição intraespecífica: ocorre entre os membros de uma mesma espécie ou mais precisamente entre os membros de uma dada população vivendo em uma área geográfica definida. II) Competição interespecífica (difícil de estabelecer): ocorre entre organismos pertencentes a espécies diferentes, disputando um mesmo recurso e meio. O recurso disputado é, na maioria das vezes, alimento, água, luz, espaço físico para reprodução, descanso, entre outras coisas. A Competição entre vegetais Nas florestas tropicais, tais como a mata atlântica, e a mata amazônica, é conhecido o fenômeno para o qual Schimper, em 1898, chamou a atenção do mundo científico: a luta pela luz. A luta mencionada é fácil de perceber, pois as plantas travam-na desenvolvendo mecanismos que fazem as copas de umas se colocarem sobre as de outras, tornando-se esguias, pouco ramificadas e assim economizando material que é então utilizado na construção do tronco, ou eixo principal, que eleva rapidamente as folhas sobre as demais plantas; ou, como nas trepadeiras, não formando um tronco espesso e forte, mas caules flexuosos, 82 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

83 que usam como suporte os troncos e ramos de outras plantas, nas quais se fixam pelos mais diversos mecanismos, como gavinhas, raízes adventícias curtas, ramos numerosos e curtos, voltando para trás, que se enroscam facilmente etc.; ou, ainda, dispensando totalmente os troncos porque suas sementes são colocadas no cimo de uma árvore alta, e aí germinam (epífitas, como Bromeliáceas, Orquidáceas, Aráceas entre tantas outras) formando raízes aéreas que descem em procura do solo, e, do lado oposto, ramos com folhas que captam luz (Figuras 4.3 e 4.4). Competição intra-específica acontece entre indivíduos da mesma espécie. Interespecífica ocorre entre indivíduos de espécies diferentes. A competição e a predação são as interações que mais têm atraído a atenção dos ecólogos, talvez pelo fato de serem freqüentemente observáveis na natureza. Figura 4.3 Competição entre espécies de plantas em bosque tropical. Fonte: Larcher (1973). Andreas Franz Wilhelm Schimper ( ) foi um botânico francês de origem alemã. Contribuiu nos campos da histologia vegetal e ecologia. Schimper, A. F. W. Fonte: GOOGLE, Figura 4.4 Competição subterrânea entre raízes de plantas em um ambiente semiárido. Fonte: Larcher (1973). Nas matas citadas, porém, trava-se outra luta menos aparente, menos fácil de perceber: a luta pelos nutrientes, pela água e por oxigênio, às vezes tudo ocorrendo simultaneamente, outras em separado. Essa luta é menos aparente por motivos óbvios; é travada pelas raízes no interior do solo. Vejam alguns exemplos: na Amazônia, pode-se encontrar alguns tipos de formações vegetais muito densas, ricas em espécies, tendo as árvores um porte médio relativamente elevado. O solo, muitas vezes, é paupérrimo e coberto de água permanentemente (igapós), ou por um longo período, são as várzeas baixas. As plantas, que vegetam nesse solo pobre e encharcado, formam uma trama de raízes que disputam espaço umas com as outras, estendendo-se muito, superficialmente. Isso proporciona a ampliação do sistema de captação de nutrientes e do sistema de fixação. Muitas raízes crescem para fora do solo, coladas aos troncos, numa altura de alguns metros, como enormes tábuas (raízes tabulares ou sapopembas Figura 4.5); O solo encharcado é carente de oxigênio, pois a água, ao penetrar em seus poros, ocupa o espaço do ar. Alelopatia é a produção e adifusão no ambiente de substâncias químicas capazes de matar ou impedir o desenvolvimento de outros organismos. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 83

84 Sapopembas: o nome é originário da árvore Sapopema, espécie comum na Amazônia que desenvolve raízes de até 2 metros de altura ao redor de seu tronco. Mesmo que raízes tabulares. tais raízes, em contato com o ar atmosférico, retiram dele, diretamente, o oxigênio necessário a sua respiração. Em outras matas do Brasil pode-se ter um período de seca relativa, de vários dias sem chuvas. As plantas que são não adaptadas a isto podem perder a competição para outras capazes de suportarem tal período de seca. Naturalmente, como no caso da luta pela luz e da luta por nutrientes: água e oxigênio; vencem as espécies melhores adaptadas para essa luta ou competição. A competição pode verificar-se, não pela procura, por duas ou mais espécies, do mesmo fator, mas pela tentativa (consciente no caso do Homo sapiens sapiens, inconscientemente no caso das demais espécies de animais, de vegetais e de microrganismos) de eliminação de uma pela outra. A secreção de substâncias que uma espécie agressora produz e tolera; a outra espécie atingida não suporta. Por exemplo, os microorganismos que produzem álcool etílico, em seus processos fermentativos, eliminam vários outros tipos de microorganismos. Depoimento: Muitas árvores das matas de terra firme e de transição possuem raízes tabulares que, devido ao solo pobre, as lançam pela superfície, como tentáculos de um polvo, na camada de folhas mortas, galhos e outros detritos orgânicos, em busca de nutrientes. A captura destes nutrientes acontece em associação simbiótica com fungos e insetos. Há no solo uma camada espessa de raízes, como uma rede que captura todo e qualquer nutriente que cai, antes que este seja lixiviado. As raízes tabulares também têm a função de oferecer melhor sustentação para a árvore durante tempestades. Fonte: org.br Extração do látex de uma seringueira (Hevea brasiliensis). Fonte: Figura 4.5 Raízes tabulares de uma árvore amazônica. Fonte: Conhecem-se muitos casos de plantas que eliminam, no solo, por suas folhas caídas ou por suas raízes, substâncias inibidoras do crescimento de outras espécies; elas mesmas não são inibidas por essas substâncias, ao menos nas concentrações em que elas habitualmente se encontram. Às vezes há competição por espaço somente. Se isso se nota melhor entre os animais, em muitas espécies dos quais o macho delimita e defende o seu território, sem o que não se acasalará, isso não quer dizer que tal fenômeno não ocorra, também entre as plantas. Nos desertos, muitas vezes, os arbustos ficam muito distantes uns dos outros, distribuídos quase uniformemente, como se tivessem sido plantados. Provavelmente o suprimento de água, muito limitado, permite a sobrevivência de um indivíduo apenas, em determinada área. Como é de supor que mais de uma semente dessa espécie tenha sido depositada na área considerada, deve ter havido uma competição entre os indivíduos oriundos dessas sementes, tendo sobrevivido apenas um. O que foi apontado no parágrafo anterior é uma competição intraespecífica. Em outros casos, como nas matas antes citadas, geralmente se trata de competição interespecífica. É claro que não se exclui na mata o primeiro tipo de competição. Ao contrário, quem conhece as florestas pluviais 84 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

85 sabe que elas são muito densas e ricas em espécies. Em geral, os indivíduos de uma espécie se distribuem no território, a certa distância (às vezes considerável) uns dos outros. Na Amazônia, por exemplo, os coletores de látex de seringueira (Hevea brasiliensis) têm que fazer grandes percursos colocando as canequinhas em que o látex é recolhido, e, depois, novamente, para recolher o látex exsudado das feridas feitas nos vários indivíduos, muito distantes uns dos outros. Julgando a ocorrência de competição Alguns critérios podem ajudar a estabelecer se duas espécies estão em competição. Tal como a existência de padrão biogeográfico do tipo tabuleiro-de-xadrez (checkerboard pattern) no qual a presença de uma espécie em dado local praticamente garante a ausência da outra, devido, sobretudo ao seguinte, pois outras hipóteses não podem explicar satisfatoriamente os padrões biogeográficos observados: I) Existência de sobreposição no uso de recurso potencialmente limitante; II) Existência de competição intraespecífica; III) O uso do recurso por uma espécie dificulta seu uso pela outra; IV) Uma ou mais espécies é (são) negativamente afetada(s). A competição pode ainda ser subdividida de acordo com a forma como se manifesta nos organismos em competição. Assim, poderá ser: por recursos e por interferência ou explotativa, conforme mencionado anteriormente. Predação O predatismo é a relação em que uma espécie animal predador se alimenta de indivíduos de outra espécie animal, as presas. Contudo, durante o seu ciclo biológico, o predador consome sempre mais de um espécime da presa. Pode-se definir predação de maneira clássica como a captura, a morte e o consumo da presa. Todavia, de modo geral, a predação seria o consumo da presa e sua utilização como fonte de energia (Quadro 4.2). Nesta definição herbivoria e parasitismo seriam tipos especializados de predação. Alguns autores ainda definem predação de forma ainda genérica, como um processo onde ocorre fluxo de energia entre uma espécie e outra. Quadro 4.2 Relações de predatismo entre espécies. Predador Gavião Urubu Jararaca verde Louva-a-deus Jacaré-açu Piranha Gambá Coruja Guarua-guaru Anu Beija-flor Morcego insentívoro Presa Morcego frut Tartaruga jovem Tartaruga jovem Gafanhoto Tartaruga Tartaruga jovem Jararaca verde Rato Larva de culicídio Mosquito culicídio Mosquito culicídio Borboleta noturnas FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 85

86 Assista o documentário: Vida Selvagem: O Príncipe da Savana. Site: www. youtube.com/laboeco A predação envolve vários aspectos adaptativos do predador para captura das presas e várias adaptações da presa para fugir do predador. Este jogo biológico de caça e caçador dos organismos é denominado de corrida armamentista (ou army race). Um exemplo típico disto é a gazela de Thompson e o guepardo (cheetah) em que ambos, predador e presa estão literalmente apostando uma corrida entre a explosão de arranque e velocidade do predador e da agilidade velocidade e capacidade de perceber a aproximação do felino (Figura 4.6). Krill é o nome coletivo dado a um conjunto de espécies de animais invertebrados semelhantes ao camarão. Estes pequenos crustáceos são importantes organismos do zooplâncton, especialmente porque servem de alimento a baleias, jamantas, tubarões-baleia, entre outros. O termo krill é de origem norueguesa, sendo derivado do neerlandês kriel, que designa peixes acabados de nascer ou em fase juvenil. Espécie de animal que faz parte do grupo denominado Krill. Fonte: wikipedia.org Figura 4.6 A luta pela sobrevivência entre a gazela de Thompson e o guepardo. Fonte: GOOGLE (2011). Geralmente pensa-se em predadores e presas nesta relação de tamanho (antílope-felino, foca-orca, coelho-raposa), mas existem grandes predadores que se alimentam de presas muito pequenas, como, por exemplo, baleias que caçam krill. O mais importante nesta relação são as adaptações morfológicas e comportamentais que os predadores desenvolvem para se especializarem em determinados tipos de presa e as adaptações que as presas desenvolvem para escapar da predação. A predação pode ser também genericamente definida como sendo o ato de um animal consumir outro organismo para dele alimentar-se. Esse ato envolve sempre a morte da presa, a qual pode ser imediata ou acontecer durante um processo de exaustão (consumo das reservas da presa pelo predador. Isto se tendo em vista o caso específico, mormente dos insetos parasitóides). Tipos de predação Existem cinco tipos diferentes de predação, quais sejam: a) Carnívoros de primeira ordem: são os predadores típicos, consumidores de herbívoros; b) Carnívoros de topo de cadeia (ou de segunda ordem): predadores de carnívoros; c) Herbívoros: podem consumir uma planta inteira ou partes dela, tais como sementes, frutos, flores ou raízes; d) Insetos parasitoides: predadores que depositam seus ovos sobre ou próximos ao hospedeiro que será subsequentemente consumido (exaurido) pelas larvas (formas jovens) do parasitoide. [Nota: aqui, tratando-se dos insetos, há alguns pesquisadores tal como J. H. R. Santos, que fazem restrição à classificação preferindo adotar a 86 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

87 classificação de parasitos, os dividindo em endoparasitos (postura efetivada dentro do corpo do hospedeiro) e exoparasitos (postura consumada fora do corpo do hospedeiro). Neste caso específico o hóspede usa apenas um espécime do hospedeiro para completar o seu ciclo biológico]; e) Canibais: são predadores que consomem indivíduos da própria espécie. A predação é um dos fatores ecológicos mais importantes, pois afeta não somente as populações, mas também toda a comunidade. Estratégia de fuga das presas Proporcionalmente ao número de estratégias de caça dos predadores existem estratégias de fuga da presa. No caso da baleia e do krill fica difícil imaginar que este último possa ter alguma estratégia de defesa. Mas as presas menores podem se esconder, lutar, fugir, ter gosto ruim, ou produzir substâncias químicas que afastem os predadores (Figura 4.7). Por exemplo, em locais abertos, onde não se pode fugir, ou se esconder; manter-se atento e ser capaz de detectar o predador torna-se imprescindível. Presa palatável significa um animal de gosto agradável ao paladar de um predador. Já um animal impalatável significa um organismo que não tenha um sabor agradável para um predador. A região pelágica abrange o alto mar e as águas que cobrem a plataforma continental. Figura 4.7 Coleóptero bombardeiro. Exemplo de presas que têm adaptações para escapar dos predadores, através da emissão de substâncias químicas. Fonte: RICKLEFT (2001). Uma adaptação muito interessante das presas e a de possuir coloração de advertência, como que avisando ao predador que possui toxinas defensivas. Este processo é denominado aposematismo e segue padrões bastante constantes na natureza. Geralmente, envolvem a presença de listras avermelhadas, amareladas e/ou pretas. Um pássaro (predador inexperiente) que prova uma borboleta com um padrão aposemático (com sabor desagradável), não comerá novamente, algo com um padrão semelhante. Diz-se que esse padrão passou a ser evitado pela imagem de procura do predador. Este tipo de associação, padrões de cores com sabores ruins é frequente em predadores que se orientam visualmente na procura da presa (aves, lagartos, mamíferos etc.). Como na natureza cada estratégia bem sucedida (leva a uma maior reprodução diferencial de quem a possui) pode acabar favorecendo táticas alternativas oportunistas, alguns grupos de animais que não possuem as defesas químicas e, consequentemente, não tem o gosto ruim, imitam os padrões de cores dos animais tóxicos. Com esse padrão de aposematismo presente passa a não ser comidos, mesmo pelos predadores experientes. Chama-se este processo de mimetismo batesiano, em homenagem ao FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 87

88 Henry Walter Bates ( ) foi entomólogo e naturalista inglês. Realizou uma viagem à Amazônia, junto com Alfred Russel Wallace, com o objetivo de recolher material zoológico e botânico para o Museu de História Natural de Londres, permanecendo no Brasil durante onze anos. Catalogou cerca de espécies, as quais foram enviados para a Inglaterra. seu descobridor, o grande naturalista Henry Walter Bates. Esse processo adaptativo oferece vantagem se as densidades da presa palatável forem mais baixas que as densidades dos animais impalatáveis. Porém, se as densidades forem semelhantes, ou a presa palatável for mais abundante, os predadores não chegam a associar cor/forma com impalatabilidade e ambas as populações (modelo e mímico) serão prejudicadas. Outro tipo de mimetismo, o mimetismo mulleriano (em homenagem a Johann Friedrich Theodor Müller) diferentes grupos próximos de animais impalatáveis repetem os mesmos padrões de coloração. Neste caso as espécies miméticas reforçam o modelo de advertência. A estratégia oposta ao olha que eu estou aqui, mas sou ruim de virar almoço, é o da camuflagem e coloração crítica. Na coloração crítica, a presa ou o predador se confunde com as características da paisagem, por exemplo, a coloração e disposição da vegetação. Boa parte dos peixes pelágicos é escura, na parte dorsal do corpo, para serem confundidos com o fundo por predadores que olham por cima; e claro na parte ventral, para diminuir o contraste com a superfície do corpo d água, dificultando o seu encontro junto aos predadores de fundo. A camuflagem é muito comum em insetos. Um exemplo típico é o bicho-pau (Figura 4.8A e B), que dificulta o encontro pelos predadores tornando-se quase invisível em relação aos galhos da planta em que se encontra. Algumas mariposas apresentam um complexo padrão de defesa quando em situação normal com o meio; a partir de um determinado estímulo, abrem suas asas, apresentando padrões de falsos olhos, o que assustaria o predador, afastando-o. As estratégias de defesa das presas podem ter muitas outras táticas, utilização de refúgios, agregação em cardumes, bandos e ninhais entre outras. Bates, H. W. Fonte: www. pt.wikipedia.org Johann Friedrich Theodor Müller ( ) foi professor de Ciências Naturais e de Matemática, sendo o pioneiro em apoiar a teoria da evolução apresentada por Charles Darwin. Figura 4.12 (A) O bicho-pau pode ser confundido com galhos secos. (B) A borboleta se confunde com o substrato de rochas de granitos. Fonte: OHB, Defesa das plantas contra herbívoros Müller, J. F. T. Fonte: GOOGLE, As plantas, por serem imóveis, estabelecem estratégias de defesa que se baseiam em evitar a predação dos herbívoros (Figura 4.13). Entre as defesas físicas ou estruturais, que impedem ou dificultam a ação dos herbívoros, tem-se: espinhos; pêlos; dureza e textura da folha; proteção externa da semente, por invólucro resistente; sendo que a maior defesa das plantas está no seu arsenal químico. Estes compostos tóxicos, denominados de substâncias secundárias, inibem ou impedem o consumo dos herbívoros sobre a planta. Os compostos secundários mais importantes são os taninos, os alcaloides (entre estes a morfina, atropina e nicotina), e os terpenoides (resinas vegetais, óleos essenciais e látex), sendo estes, compostos de grande importância para o ser humano, que os utiliza para diversos fins industriais 88 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

89 e farmacêuticos. Outra defesa muito utilizada é o baixo conteúdo nutritivo dos tecidos vegetais, pois os herbívoros selecionam seus recursos pelo seu conteúdo nutricional (Figura 4.14). Tecidos com alto conteúdo de celulose só podem ser explorados por organismos adaptados para digerir e retirar energia deste polímero. Figura 4.13: Resposta das plantas a herbivoria. Figura 4.14: A herbivoria pode ser benéfica para os vegetais. Os herbívoros, em reação à adaptação das plantas, desenvolveram mecanismos de digestão e excreção de substâncias secundárias, tornando-se especialistas em plantas que são venenosas, para a maioria das espécies. O resultado do efeito desses especialistas sobre concentração de populações de plantas, utilizadas como recurso, é bastante conhecido pelo homem. As monoculturas são grandes áreas onde estão concentrados recursos que um FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 89

90 herbívoro especialista pode transformar rapidamente em novas gerações de especialistas. Boa parte das pragas agrícolas é resultado dessa binômia especialização-concentração de recursos. Em uma área natural, os recursos geralmente estão em um grande espaço e muitas vezes dispersos de forma variável no tempo, sendo necessário um grande gasto energético para encontrá-los. Além disto, as quantidades de recursos, nestes ambientes heterogêneos, não comportam o desenvolvimento e crescimento de uma grande prole. Através das condições ideais, criadas nas monoculturas, o inesperado seria o não surgimento do que denominamos pragas. Amensalismo Diversas espécies de fungos presentes no solo liberam substâncias antibióticas que atacam bactérias. Dessa forma evitam a competição com as bactérias por alimento. O amensalismo, também chamado antibiose, ocorre quando os membros de uma espécie eliminam substâncias que prejudicam o crescimento ou a reprodução de outras espécies com as quais convivem. Geralmente, há vantagens indiretas para o organismo que provoca inibição de outro. Diversas espécies de fungos presentes no solo, por exemplo, liberam substâncias antibióticas, que atacam bactérias. Dessa forma evitam a competição com as bactérias por alimento. Certas plantas, como o eucalipto, por exemplo, liberam, em suas raízes, substâncias que impedem a germinação de sementes ao redor, evitando-se que outras plantas venham a competir com elas pela água e outros recursos do solo. O amensalismo é conhecido também como a interação, onde uma das espécies causa efeitos negativos em um segundo organismo. Este primeiro organismo não tem qualquer efeito (bom ou ruim) sobre o primeiro. Diferente de outras relações, no amensalismo, o organismo que causa o efeito negativo, em muitos casos, não tem qualquer vantagem neste fato, nem em termos de benefícios de obtenção e recursos, nem em termos competitivos. Um rebanho bovino, por exemplo, ao caminhar sobre uma pastagem pisoteia inúmeras plantas, nas quais não possui nenhum interesse alimentar. Contudo, ao serem pisoteadas estas plantas perdem, em termos de capacidade de sobrevivência e reprodução, em relação às não pisoteadas. Parasitismo Endoparasito é o termo dado ao parasito que vive no interior do corpo do seu hospedeiro (ex.: solitária, lombriga). Já o termo ectoparasito é dado ao parasito que vive externo ao corpo do hospedeiro (ex.: pulga, percevejo das camas). Alguns autores consideram o parasitismo como algo diferente da predação, porém algumas características particulares devem ser ressaltadas. No parasitismo, o parasito (predador) é, geralmente, menor do que o hospedeiro e apresenta uma relação de especialidade variável, podendo ser endoparasito ou ectoparasito (Figura 4.15). Contudo, sempre consome um único espécime do hospedeiro para completar o seu ciclo biológico. Figura 4.15 A erva-de-passarinho (Tripodanthus acutifolius Ruis & Pav), possui raízes sugadoras ou haustórios que penetram no tronco do hospedeiro, retirando deles a seiva elaborada, debilitando a árvore, podendo lhe causar a morte. Fonte: www. plantasonya.com.br/plantas-parasitas/. 90 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

91 O parasito deve conter adaptações específicas que fazem com que tenha esta grande especialidade para com seu hospedeiro. As principais dificuldades encontradas por um parasita, para completar seu complexo ciclo de vida, estão na localização e infecção de novos hospedeiros. Uma interessante situação criada por esta associação é a que o parasita retira parte da capacidade de sobrevivência em gerações do hospedeiro, mas sua própria sobrevivência em gerações depende deste para não se extinto. A especificidade desta interação é interessante para o homem quando o hospedeiro é uma praga. Esta espécie, que se desenvolve rapidamente numa monocultura, pode ter sua população controlada quando se descobre que há um parasita específico da praga. Um pequeno aumento do grau de infestação, pelo parasita, reduz consideravelmente a infestação pela praga (por exemplo, o controle biológico). O modo de vida parasitário é muito mais comum na natureza do que se imagina, sendo que algumas famílias de insetos são inteiramente parasitas (por exemplo, os himenópteros da família Braconidae). Nos Quadros 4.3 e 4.4 são apresentados exemplos de algumas interações entre seres vivos. Quadro 4.3 Relações de parasitismo entre espécies. Parasito Vermes Protistas Sanguessuga Fungo Carrapato Piolho Pulga Relações intra-específica Relações interespecíficas Hospedeiro Jacaré-açu Gambá Tartaruga Ovos de tartaruga Gaviões de penacho Gaviões de penacho Rato Quadro 4.4 Resumo das relações entre seres vivos. Harmônicas Desarmônicas Harmônicas Desarmônicas Colônia Sociedade Competição ultra-específica Protocooperação Inquilinismo Comensalismo Mutualismo Competição Amensalismo Herbivorismo Predatismo Parasitismo Resumo descritivo das relações entre seres vivos I) Intraespecíficas harmônicas: a) Colônia: indivíduos unidos, atuando em conjunto; às vezes repartem funções. Ex.: corais; b) Sociedade: indivíduos independentes, organizados cooperativamente. Ex.: abelhas. Controle biológico consiste no emprego de um organismo (predador, parasita ou patógeno) que ataca outro que esteja causando danos econômicos às lavouras. Essa técnica é muito utilizada em sistemas agroecológicos. Os himenópteros, insetos altamente evoluídos, destacam-se pela especialização para a vida social. Constituem uma ordem com mais de espécies já reconhecidas, ocorrem em todas as faunas e compreendem as abelhas, vespas, formigas e outros insetos, muitos chamados microimenópteros. Os himenópteros se caracterizam pela metamorfose completa que sofrem, pelo aparelho bucal dotado de mandíbulas, abdome com o primeiro segmento incorporado ao tórax e quatro asas membranosas de nervulação reduzida, embora em alguns casos sejam ápteros, ou seja, desprovidos de asas. Em certas espécies a nervulação das asas reduz-se tanto que desaparece, o que pode coincidir com modificações na estrutura do tórax. Fonte: www. biomania.com.br Vespa (Trissolcus basalis). Fonte: II) Intraespecífica desarmônica: Competição intraespecífica: indivíduos concorrem pelos mesmos recursos do meio. Esse tipo de relação existe em praticamente todas as espécies. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 91

92 O conhecimento de todas as interações pode auxiliar na hora da tomada de decisões quanto à escolha de áreas a serem protegidas através de Unidades de Conservação ou na elaboração dos planos de manejo dessas unidades, protegendo principalmente espécies endêmicas ou aquelas ameaçadas ou em risco de extinção. A interação mantida entre a anêmona-do-mar (cnidário) e o caranguejo- -eremita (crustáceo) não é obrigatória, ou seja, eles podem viver independentemente, porém a associação traz benefícios maiores aos dois. Esse caranguejo vive no interior de conchas vazias de gastrópodes, permitindo a existência de anêmonas sobre a estrutura das conchas. Neste caso a anêmona-do-mar proporciona, ao caranguejo-eremita, proteção contra predação, devido à presença de substâncias urticantes contidas em seus tentáculos. Já o caranguejo- -eremita, ao se deslocar no substrato marinho, possibilita à anêmona- -do-mar maior chance de obtenção de alimento e propagação, mesmo que através da reprodução, o desenvolvimento indireto da forma larval de vida livre, proporciona maior dispersão. III) Interespecíficas harmônicas: a) Protocooperação: indivíduos associados se beneficiam e a associação não é obrigatória. Ex.: caranguejo-eremita e anêmona-do-mar; b) Inquilinismo: indivíduo usa outro, como moradia, sem prejudicá-lo. Ex.: plantas epífitas sobre árvores; c) Comensalismo: indivíduo usa restos da alimentação de outro, sem prejudicá-lo. Ex.: hienas, que aproveitam restos das presas dos leões; d) Mutualismo: indivíduos associados se beneficiam e a associação é fundamental à sobrevivência de ambos. Ex.: algas e fungos que formam liquens. IV) Interespecíficas desarmônicas: a) Competição interespecífica: indivíduos com nichos ecológicos similares competem por recursos do meio. Ex.: animais que se alimentam do mesmo tipo de planta; b) Amensalismo: relacionamento na qual os indivíduos liberam substâncias que inibem o crescimento de outro. Ex.: fungos que liberam antibióticos contra bactérias; c) Herbivorismo: animais (herbívoros) devoram outros animais. Ex.: gado, que se alimenta de capim; d) Predatismo: animais (carnívoros) matam de devoram outros animais. Ex.: gavião, que devora outros pássaros e roedores; e) Parasitismo: indivíduo vive à custa de outro, causando prejuízos, geralmente sem levar à morte. Ex.: lombrigas que parasitam o intestino humano. Protocooperação Surge quando algumas espécies formam associação que não é indispensável, pois cada uma pode viver isoladamente. São os casos de simbioses, por exemplo, entre o caranguejo-eremita e as anêmonas-do-mar (Figura 4.17); as plantas e seus polinizadores ou seus agentes dispersores; a acácia e suas formigas; os pássaros que comem piolhos em ruminantes; e, as formigas e alguns ectoparasitos em vegetais, tal como as cochonilhas. Figura 4.17 Relação cooperativa entre o caranguejo-eremita e as anêmonas-do-mar. Fonte: GOOGLE (2011). 92 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

93 Mutualismo Tipo de associação entre organismos de espécies diferentes e na qual há benefícios para uns e outros, (ex.: algas e fungos que formam liquens; os cupins e sua fauna intestinal de protozoários - Figura 4.18); a rêmora e o tubarão; e as micorrizas. As associações podem variar de duas ou várias espécies. A interação obrigatória ou facultativa entre duas espécies com benefícios mútuos, proporciona uma maior aptidão dos indivíduos de ambas as espécies (vespas e pássaros alfaiates; besouros em ninhos de insetos sociais, peixes limpadores, aves limpadores etc.). Um tipo de mutualismo muito importante é a polinização. Entre o polinizador e a planta são utilizados inúmeros sinais químicos atrativos e estímulos visuais. Para o polinizador ocorre a recompensa em termos de obtenção de energia, através do pólen. Para as plantas esse é um método eficiente de manter e aumentar a variabilidade genética das populações e realizar a fecundação dos óvulos. O papel das cores e a percepção pelos insetos: Borboletas são atraídas por flores de cor vibrante; Mariposas preferem as flores de cor vermelha, púrpura, branca ou rosa claro; Vespas preferem cores monótonas, escuras e pardacentas; Moscas são atraídas por flores de cor escura, marrom, púrpura ou verde; Alguns besouros são visualmente inertes à cor e dependem de outro tipo de sinais para serem levados às flores. Figura 4.18 Representação do protozoário que habita o intestino do cupim (associação mutualística). Os cupins abrigam, em seu intestino, protozoários flagelados ou bactérias (em algumas espécies) que lhes permitem digerir a celulose e, em troca, fornecem abrigo aos microorganismos, sem o qual estes não podem sobreviver. Fonte: GOOGLE (2011). Síndromes Florais Reunião de características que se desenvolveram em conjunto, provocadas por um mesmo mecanismo e que caracterizam as flores e os insetos que as polinizam. É um importante processo de comunicação que garante a sobrevivência de ambas espécies. No Quadro 4.5 apresentamos algumas dessas síndromes que mostram a profunda harmonia desta relação. Quadro 4.5 Algumas síndromes florais e respectivos polinizadores. Preferem o que para nós é amarela ou azul Percebem a região UV do espectro Insensíveis ao vermelho Sensíveis a Flavonas. Síndrome Cantarofilia Melitofilia Miofilia Saprofilia Fanelofilia Psicofilia Quiropterofilia Ornitofilia Polinizador Besouros Abelhas Moscas Moscas Mariposas Borboletas Morcegos Aves FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 93

94 Rêmora é o nome vulgar dos peixes da família Echeneidae, os quais possuem a barbatana dorsal transformada numa ventosa, com a qual se fixam a outros animais como tubarões ou tartarugas, podendo assim viajar grandes distâncias. Inquilinismo é definido como uma associação interespecifica harmônica, na qual apenas uma espécie é beneficiada, sem existir prejuízo para a outra espécie associada. O inquilino obtém abrigo (proteção) ou ainda suporte no corpo da espécie hospedeira. Também pode ser definido como um caso específico do comensalismo. Muitas plantas precisam de animais para realizar a dispersão de suas sementes. Muitos dos frutos utilizados pelo homem como alimento são resultados dessa associação. Ao comer a polpa do fruto o animal pode carregar as sementes realizando a dispersão. O tipo de fruto, seu tamanho, sua estrutura, cor e aroma vão atrair dispersores específicos. A dispersão das sementes elimina a competição que as plantas jovens, enfrentariam, por estar próximas da planta mãe, além de ter a possibilidade de atingirem locais adequados para sua germinação e crescimento. Nos trópicos, os processos de polinização e dispersão apresentam uma infinidade de associações entre plantas, mamíferos, aves e insetos. Um requisito importante para se entender a ecologia da floresta tropical passa pelo entendimento de como estas interações mutualísticas ocorrem. Comensalismo Relação entre dois tipos de organismos, na qual um deles, o comensal, recebe benefício, sem que o outro seja prejudicado, sendo que todas essas relações contribuem para manter a harmonia da comunidade. Um exemplo dessa interação é a o tubarão e a rêmora (Figura 4.19) Esta se alimenta dos restos de comida deixados pelo tubarão, sendo que nessa associação o tubarão não ganha e nem perde benefícios, com a presença da rêmora. Outro exemplo, um homem de cerca de 70kg possui aproximadamente 2,5kg de simbiose no seu corpo. Para nossa sorte, a grande maioria, desta quantidade ilimitada de microrganismos, não nos causa mal e boa parte destes são comensais. Figura 4.19 Várias rêmoras fixam-se neste tubarão para obtenção de alimento e deslocamento. Fonte: O inquilinismo pode ser considerado uma das mais frequentes formas de comensalismo. A convivência de uma espécie, como por exemplo, um besouro em ninhos de formigas ou cupins é bastante comum na natureza. Vários casos de inquilinismo acabam gerando relações mais complexas. 94 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

95 Neste capitulo são tratados as relações que são estabelecidas pelos organismos com outras espécies dentro de um habitat. Nessas relações recíprocas, as formas de vida animal, vegetal ou ao nível de microorganismos terminam exercendo reações e coações onde esses organismos se beneficiam ou prejudicam mutuamente, mas deixa em evidência a necessidade dessas relações se realizarem para manter as populações em equilíbrio. Considerase também a herbivoria como uma relação que contrário ao que se pensa, ela termina beneficiando os vegetais, quando são atacados pelo predador. 1. Que são fatores bióticos e como afetam os organismos? 2. Quais são os tipos de competição mais freqüentes? 3. Que tipos de competição podem ocorrer numa mata fechada? 4. Mencione e descreva os tipos de predação conhecidos e cite um exemplo para cada tipo. 5. Por que a herbivoria pode ser benéfica para os vegetais? 6. Cite três exemplos de mutualismo. O controle biológico de pragas O controle biológico consiste no emprego de um organismo (predador, parasita ou patógeno) que ataca outro que esteja causando danos econômicos às lavouras. Trata-se de uma estratégia muito utilizada em sistemas agroecológicos, assim como na agricultura convencional que se vale do Manejo Integrado de Pragas (MIP). No que diz respeito às iniciativas políticas de redução no uso de agrotóxicos, atualmente, o exemplo cubano é o mais contundente. Desde 1982, Cuba tem-se voltado para o MIP, com ênfase no controle biológico. Em decorrência do embargo econômico imposto pelos Estados Unidos que impossibilita a compra de agrotóxicos e fertilizantes sintéticos, os agricultores cubanos aprenderam a substituir o uso de agrotóxicos por um programa maciço de controle biológico. O Programa cubano envolve cerca de 14 laboratórios regionais, 60 estações territoriais de defesa vegetal espalhadas pelo país, 27 postos de fronteira equipados com laboratórios de diagnósticos e 218 Unidades do Centro para Reprodução de Entomófagos e Entomopatógenos, responsáveis pelo controle biológico de 56% da área agrícola do país. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 95

96 Um dos aspectos importantes da estratégia cubana é a desencentralização da produção dos agentes de controle biológico, graças a técnicas simples e de baixo custo que foram desenvolvidas nas duas últimas décadas, possibilitando, simultaneamente, uma produção artesanal e de alto padrão de qualidade. Essa produção é feita pelos próprios filhos de agricultores associados às cooperativas que trabalham na elaboração de modernos produtos biotecnológicos em escala local. No Brasil, embora o uso do controle biológico não seja uma prática generalizada entre os agricultores, há avanços significativos em alguns cultivos, devido aos esforços de órgãos estaduais de pesquisa e da Embrapa Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Um exemplo de sucesso é o controle da lagarta da soja (Anticarsia gemmatallis) por meio do Baculovirus anticarsia. Essa prática foi lançada pelo Centro Nacional de Pesquisa da Soja em 1983 e, desde então, o produto foi utilizado em mais de dez milhões de hectares, proporcionando ao país uma economia estimada em cem milhões de dólares em agrotóxicos, sem considerar os benefícios ambientais resultantes da não aplicação de mais de onze milhões de litros desses produtos. Para alcançar esses resultados, todo programa de controle biológico deve começar com o reconhecimento dos inimigos naturais da praga-chave da cultura (principal organismo que causa danos econômicos às lavouras). Uma vez identificada a espécie e o comportamento da praga em questão, o principal desafio dos centros de pesquisa diz respeito à reprodução desse inimigo natural em grandes quantidades e com custos reduzidos. Outra estratégia, consiste no desenvolvimento dentro da propriedade de práticas culturais (consórcio e rotação de culturas, uso de plantas como quebra-vento, cultivos em faixas entre outros) que aumentem a diversidade de espécies e a estabilidade ecológica do sistema, dificultando a reprodução do organismo com potencial para se tornar uma praga. Atualmente, nos programas de Manejo Integrado de Pragas (MIP), existe uma tendência de caracterizá-lo não apenas como uma prática que propõe um manejo racional de agrotóxicos, mas também como um conjunto de práticas que inclua, além do próprio controle biológico, a rotação de culturas e o uso de variedades resistentes. Embora o controle biológico traga respostas positivas na redução ou abandono do uso de agrotóxicos e na melhoria de renda dos agricultores, analisando o conjunto de experiências realizadas mundialmente, verifica-se que os resultados ainda estão concentrados em apenas alguns cultivos e, principalmente, no controle de insetos. Em outras palavras, ainda existe muito que desenvolver nas áreas de controle de pragas e doenças. Vale ressaltar que, segundo os princípios da Agroecologia a superação do problema do ataque de pragas e doenças só será alcançada por meio de uma abordagem mais integrada dos sistemas de produção. Isso significa intervir sobre as causas do surgimento de pragas e doenças e aplicar o princípio da prevenção, buscando a relação do problema com a estrutura e fertilidade do solo, e com o desequilíbrio nutricional e metabólico das plantas. O controle biológico, assim como qualquer estratégia dentro de um sistema agroecológico de produção jamais poderá ser um fim em si mesmo, deve ser apenas o veículo para que o conhecimento e a experiência acumulados se manifestem na busca de soluções específicas para cada propriedade. Em outras palavras, nas propriedades agroecológicas em vez dos microorganismos é o ser humano que deve atuar como o principal agente de controle biológico. Fonte: Jornal A Folha de São Paulo, caderno Agrofolha, FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

97 Leituras Filmes Livros REIS, N. R. dos; PERACCCHI, A. L.; PEDRO, W. A.; LIMA, I. P. de. Mamíferos do Brasil. Londrina: Universidade de Londrina, Morcegos do Brasil. Londrina: Universidade de Londrina, Os predadores do Mar (BBC Worldwide Ltda). Os pequenos e grandes carnívoros (BBC Worldwide Ltda). Os predadores solitários (BBC Worldwide Ltda). Criaturas da Amazônia (BBC Worldwide Ltda). BEGON, M.; HARPER, J. L.; TOWSEND, C. R. Ecology. 4 ed. Oxford: Blackwell Science, CHAPMAN, J. L.; REISS, M. J. Ecology: principes and applications. Cambridge: Cambridge University Press DAJOZ, R. Princípios de ecologia. Porto Alegre: Artmed, LÉVÊQUE, C. A biodiversidade. Editora Edusc p ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, PINTO-COELHO, R. M. Fundamentos da ecologia. Porto Alegre: Artmed, p. PRIMACK, R. B.; RODRIGUES, E. Biologia da conservação. Londrina: Gráfica e Editora Midiograf PURVES, W. K; SADAVA, D.; ORIANS, G. H.; HELLER H. C. Vida a ciência da Biologia. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, p. RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. 5 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan TOWNSEND, C. R.; BEGON, M. E.; HARPER, J. L. Fundamentos de ecologia. 2 ed. Porto Alegre: Artmed, p. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 97

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99 Capítulo 5 Dinâmica das populações e dos ecossistemas Objetivos: Estudar as populações e as causas de suas variações. Determinar as características ou atributos das populações. Apresentar os fatores que regulam o tamanho das populações. Mostrar o efeito do crescimento da população humana e as consequências para o meio ambiente. Compreender a dinâmica dos ecossistemas e como se realiza o ciclo da matéria e o fluxo de energia.

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101 Dinâmica das populações A distribuição de uma população é a sua abrangência geográfica. È uma unidade de estudo importante na Ecologia porque ela pode mudar e adaptar-se de forma continua, conforme as mudanças do ambiente, comportando-se assim de forma dinâmica no ecossistema em que se encontra. Distribuição espacial dos indivíduos A presença ou ausência de habitats adequados frequentemente determina a extensão da distribuição de uma população, embora outros fatores, como competidores, organismos patogênicos e barreiras à dispersão, também tenham influência. Os indivíduos de uma população podem ser distribuídos no espaço conforme três modalidades principais: uniforme, ao acaso ou em forma agregada ou agrupada (Figura 5.1). População é o conjunto de todos os indivíduos de uma mesma espécie, que habita uma área determinada Figura 5.1 Tipos de distribuição dos indivíduos de uma população. Fonte: Adaptação de DAJOZ, A distribuição uniforme é rara, sendo um indicador de uma intensa competição entre os indivíduos que tendem a manter-se a igual distância um dos outros. O peixe esgana-gata, por exemplo, apresenta uma distribuição uniforme. A distribuição ao acaso existe em meios muito homogêneos, em que as espécies não têm nenhuma tendência a agrupar-se e, para as quais, a posição de cada indivíduo no espaço independe da de outros indivíduos. Os ovos dos insetos são, em geral, distribuídos ao acaso, assim como o Tribolium castaneum. A distribuição em agregados é a mais comum, devendo-se a variações de características do meio ou ao comportamento de seres vivos que tendem a agrupar-se. As aves freqüentemente viajam em grandes grupos para gerar segurança através da quantidade. O peixe esgana-gata vive em águas doces dos lagos e troços baixos dos rios, sempre que as águas sejam tranquilas e ricas em vegetação. Pode ocorrer em águas salobras e no litoral marinho. Ele pode surgir em zonas de corrente fraca. A pluviosidade parece estar associada positivamente com a abundância desta espécie. Esgana-gata (Gasterosteus aculeatus). Fonte: FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 101

102 Atributos biológicos das populações a) Densidade: é o tamanho da população em relação a alguma unidade de espaço. É expressa como o número de indivíduos de uma mesma espécie (ou biomassa) por unidade de área ou de volume. Os insetos, do gênero Tribolium spp., muitas vezes, são responsáveis diretos pela perda total em armazéns em todo o mundo. O besouro-castanho ataca todos os tipos de cereais moídos, como farelo, rações farinhas, fubá e grãos quebrados, defeituosos ou já atacados por outras pragas, além de raízes de gengibre, frutos secos, chocolate, nozes, grãos de leguminosas. Fonte: www. biocontrole.com.br Besouro castanho (Tribolium castaneum). Fonte: São exemplos de densidade: 200 árvores/ha; 5 milhões de diatomáceas/cm 3 ; 200 kg de peixe/ha de superfície aquática. Existem dois tipos de densidade: Densidade bruta: é o número (ou biomassa) por unidade de espaço total. Densidade específica ou ecológica: é o número (ou biomassa) Por unidade de espaço ou habitat. isto é a área/volume disponível que pode ser colonizada (o) pela população. Muitas vezes, é mais significativo saber se a população está mudando (quantitativo) do que conhecer o seu tamanho, em um dado momento. Na prática, é difícil calcular a densidade, pode-se então falar de índices, tais como: Abundância relativa ou Freqüência da ocorrência. Por isso ocorre a utilização dos seguintes termos: freqüente, raro, abundante, comum, escasso etc. Os índices de abundância relativa são largamente usados para determinar populações de animais e plantas terrestres, sem gastos excessivos de tempo e dinheiro. Através desses índices é possível planejar o tempo de caça e pesca de animais. Ocorrem, por exemplo, no estado do Ceará, certos períodos de proibição da pesca da lagosta, sendo estes períodos definidos através da Secretaria da Pesca do Governo do Estado do Ceará. Os métodos utilizados para calcular densidades populacionais num ecossistema classificam-se nas seguintes categorias: a 1 ) Censos totais ou contagem total: válido para organismos grandes ou bem visíveis localizadas em áreas pequenas. Exemplo: uma população de bisões, elefantes ou indivíduos que se agregam em colônias. a 2 ) Amostragem: a amostragem pode ser determinada pelo método dos transectos, talhões ou quadrados. O tamanho dos quadrados é função do tipo de comunidade ou porte dos indivíduos e da complexidade de sua distribuição na área. Os quadrados podem ser transitórios, ou seja, mantidos somente durante os trabalhos de contagem e medidas ou permanentes quando se deseja acompanhar de tempo em tempo a seqüência dos fatos, ou seja, a dominância daquela comunidade. Amostragem de insetos em florestas O método do transecto consiste na marcação de uma linha imaginária principal de comprimento predeterminado e na contagem da população de insetos em uma largura predefinida ao longo do transecto. Pode ser utilizado para amostrar formigas cortadeiras, cupins, besouros e lagartas desfolhadoras em áreas de plantio, contando-se as mudas atacadas ao longo do transecto, que geralmente corresponde à linha de plantio. Fonte: Ronald Zanetti - DEN/UFLA 102 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

103 a 3 ) Métodos de marcação e recaptura: método próprio para animais móveis, na qual são capturados exemplares de uma população, marcados e liberados; sendo, posteriormente, tomadas amostras para determinação das populações. a 4 ) Amostragem por retirada: o número de organismos retirados de uma área, em amostras sucessivas, e o número anteriormente removido são plotados nas abscissas. a 5 ) Método sem área: é o método que se aplica a organismos sésseis, tais como árvores. O método do ponto e quadrantes é um exemplo: a partir de uma série de pontos aleatórios, mede-se a distância até o indivíduo mais próximo em cada um de quatro quadrantes. A densidade por unidade de área é estudada a partir da distância média. b) Natalidade: é a capacidade de uma população aumentar em número de indivíduos. A taxa de natalidade é equivalente à taxa de nascimento na terminologia do estudo da população humana (demografia). O termo engloba também a produção de novos indivíduos, seja por nascimento, eclosão, germinação ou divisão. Neste sentido tem-se que diferenciar dois termos que parecem estar muito ligados. Assim tem-se a natalidade máxima que é a produção máxima teórica de novos indivíduos sob condições ideais (sem fatores ecológicos limitantes) e a natalidade ecológica a qual se refere ao aumento populacional sob condição real específica do ambiente. A natalidade geralmente é expressa como uma taxa determinada pela divisão entre o número de novos indivíduos produzidos e o tempo, ou como o número de novos indivíduos produzidos por unidade de tempo, por unidade de população (Taxa de natalidade específica). Existem algumas espécies de animais (aves) que geralmente não cuidam ou protegem seus ovos, nem filhotes quando estes nascem e geralmente estas espécies de animais apresentam uma taxa de natalidade potencial elevada. c) Mortalidade: refere-se à morte dos indivíduos da população. É a antítese da natalidade. Os cálculos sobre natalidade e mortalidade devem levar em conta o tamanho de cada população. Costuma-se expressar a taxa de mortalidade como o número de mortes no ano dividido pelo tamanho da população na metade do período. d) Distribuição etária: a distribuição etária influencia tanto a natalidade como a mortalidade. As proporções entre os vários grupos etários de uma população determinam o estado reprodutivo atual da população e indicam o que poderá ser esperado no futuro. Geralmente, uma população em crescimento rápido conterá uma grande proporção de indivíduos jovens, uma distribuição mais uniforme das classes de idade, e uma população em declínio que apresentará maior número de indivíduos velhos e em declínio. e) Potencial biótico (Pb) ou potencial reprodutivo: é a propriedade inerente a um indivíduo ou organismo de se reproduzir, de sobreviver, ou seja, de aumentar quantitativamente, não levando em con- O número de indivíduos numa população pode variar com o suprimento de alimento, a taxa de predação, a disponibilidade de lugares para ninho e outros fatores ecológicos naquele habitat. Exemplificando: Abundância relativa - quantidade de aves observadas por hora; Freqüência da ocorrência - porcentagem das áreas de amostra ocupada por uma espécie. Os ecologistas florestais usam a área basal (AB) como medida de densidade de árvores (AB = área total da seção transversal dos troncos das árvores em uma determinada área). Os bisões são grandes mamíferos ungulados e ruminantes do género Bison, da família Bovidae, com duas espécies ainda existentes, o bisão-europeu, Bison bonasus, e o bisão-americano, Bison bison. Bisão-americano, Bison bison. Fonte: wikipedia.org FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 103

104 As anilhas possuem uma codificação diferente para cada animal capturado. sideração a resistência do meio em que ele vive. É a soma algébrica da quantidade de prole produzida em cada ato de reprodução, da quantidade de atos de reprodução, em dado período de tempo. Em poucas palavras, seria o potencial que indica quão prolífico é um indivíduo. Exemplo: um único casal de pássaros chocando 6 ovos/ ano, deverá produzir de descendentes ao final de 15 anos, desde que a resistência do ambiente (Ra) seja igual a zero e a razão sexual (Rs) seja igual a 0,5. Assim o é porque o potencial biótico, neste caso, tem a seguinte expressão: Nas aves essas anilhas são colocadas em uma das patas. Águia com uma anilha em uma das patas. Fonte: cbers.inpe.br/ f) Dispersão populacional: a dispersão como termo usado na Estatística refere-se à distribuição de itens em torno da média, e mais amplamente, ao padrão de distribuição de itens de uma população, o que é conhecido como dispersão estática, que não deve ser confundida com a dispersão ativa, a qual está relacionada com os movimentos de emigração, imigração e migração. A emigração afeta a forma local de crescimento, da mesma maneira que a mortalidade. A imigração age como a natalidade. A determinação do tipo de distribuição (aleatória, uniforme ou agregada) é importante na seleção de métodos de amostragem e ela é muito influenciada por barreiras e pela capacidade de movimento, inerente aos indivíduos ou as formas disseminantes. A dispersão é o meio de se colonizarem áreas novas ou despovoadas. g) Formas de crescimento populacional: as populações apresentam padrões característicos de aumento denominados formas de crescimento populacional. Para fins de comparação, pode-se designar dois padrões básicos, segundo as formas de curvas de crescimento desenhadas em escalas aritméticas: curva de crescimento em forma de J e a curva de crescimento sigmoidal ou em forma de S. Na curva em forma de J, a densidade aumenta rapidamente, de forma exponencial, parando abruptamente quando a resistência ambiental se torna efetiva. Na forma sigmoidal, a população aumenta lentamente no início, depois, mais rapidamente (aproximando-se, talvez de uma fase logarítmica), mas logo a taxa de aumento vai diminuindo, aos poucos, à medida que a percentagem de resistência ambiental vai aumentando, até o equilíbrio ser alcançado e mantido. A fitossociologia é o estudo das comunidades vegetais, responsável pela inter-relação das espécies vegetais no espaço e de certa forma no tempo. Apresenta como objetivos o estudo quantitativo da composição florística, estrutura, funcionamento dinâmico, distribuição e relações ambientais da comunidade vegetal, mantendo relações estreitas com a fitogeografia e as ciências florestais. Fatores que regulam o tamanho das populações Entre os fatores que regulam o tamanho das populações tem-se: a) O alimento como fator limitante do crescimento: cada tipo de ambiente pode suportar uma quantidade máxima de indivíduos. b) Carga biótica máxima: é o tamanho máximo de determinada população que um ambiente pode suportar. c) Competição entre populações de diferentes espécies: quando duas populações competem pelo mesmo espaço ou alimento, uma terminará eliminando a outra, ou então a obrigará a emigrar. Uma demonstrará maior eficiência na utilização dos alimentos. Esse princípio foi denominado por cientista russo G. F. Gause, em 1932, como princípio da exclusão competitiva. 104 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

105 d) A densidade e tamanho da população: a taxa de crescimento de certas populações é autoregulada por sua própria densidade. A natalidade diminui muito quando a densidade populacional aumenta. Isto decorre devido a fatores como: aumento da competição alimentar entre os membros da população e da competição entre os casais por locais de procriação. Exemplo 1; a briga dos jaburus no Pantanal, pelo espaço para nidificar. Exemplo 2; em experimentos com ratos, verifica-se que, quando as gaiolas de criação se tornam superpovoadas, mesmo que haja alimento em abundância, a taxa de natalidade pode cair a zero. Os filhotes morrem no interior do corpo da mãe. Isso, provavelmente, se deve ao estresse causado pela forte tensão emocional gerada pelo superpovoamento. Oscilações que limitam o crescimento populacional Sob influência de fatores dependentes da densidade, as populações tendem a aumentar ou diminuir em direção a valores de equilíbrio determinados pelas capacidades de suporte de seus ambientes. Contudo, também sabemos que as populações variam ao longo do tempo. Esta variação é causada por diferentes tipos de fatores. Os principais fatores ambientais que limitam o crescimento de uma população são: a densidade populacional; o suprimento de alimentos; a competição interespecífica; a predação; o parasitismo e as doenças. É importante ressaltar que alguns sistemas biológicos são inerentemente instáveis e resultam em oscilações nos tamanhos populacionais. Emigração - mudança periódica de certos animais de uma região para outra. Imigração entrada de um organismo em um novo ambiente. Migração - deslocamentos, periódicos ou irregulares, feitos por certas espécies de animais de um ambiente para outro. Dinâmica dos ecossistemas Os organismos que vivem num mesmo lugar não apenas apresentam tolerâncias semelhantes aos fatores físicos, mas também interagem uns com os outros, e, o mais importante; estabelecem sistematicamente, relações alimentares que diferenciam basicamente dois grandes grupos: os autótrofos ou produtores (produzem seu próprio alimento e tem como fonte de energia a luz do sol) e os heterótrofos ou consumidores (não conseguem fabricar seu próprio alimento e por isso precisam obtê-lo do meio em que vivem). Os diferentes ecossistemas são caracterizados através de seus atributos e interações peculiares relacionadas com as interações de seus componentes bióticos e abióticos. Entretanto, há dois processos básicos que são comuns a todos: o fluxo de energia e matéria e a reciclagem de nutrientes. (Figura 5.2). Todo ecossistema natural, principalmente os terrestres, apresentam uma fonte de energia que alimenta o ecossistema (o sol), fazendo com que os produtores (as plantas) assimilem esta energia e pelo processo fotossintético, produzem matéria (biomassa) que vai servir para os consumidores (animais) em seus vários níveis como alimento. Os resíduos produzidos pelos consumidores vão ser reaproveitados pelos decompositores (microrganismos do solo), que irão devolver novamente todos os elementos químicos presentes na matéria (fósforo, potássio, cálcio, magnésio, cobre etc.) ao solo, de onde as plantas novamente os irão retirar. Este ciclo se repete naturalmente e de forma indefinida. O crescimento exponencial resulta numa curva de crescimento continuamente acelerado. Ocorre quando os recursos não são limitantes. A população cresce cada vez mais rápido com o tempo. Não ocorre para sempre. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 105

106 Em 1932, Georgii Frantsevich Gause publicou o que se tornou conhecido como o princípio de exclusão competitiva, baseada no trabalho experimental feito com uma mistura de culturas de levedura e espécies de Paramecium. O princípio afirma que duas espécies com semelhantes nichos ecológicos não podem coexistir em um equilíbrio estável. Pois, quando duas espécies competem exatamente pelos mesmos requisitos, uma será um pouco mais eficiente do que a outra. Logo, o destino da espécie menos eficiente será a extinção local. Figura 5.2 Perfil esquemático de um Ecossistema terrestre e seus constituintes. Fonte: HERRERA; PORTO (2001). Cadeia alimentar Cadeia alimentar ou cadeia trófica é a seqüência de relações alimentares entre os seres vivos, onde um serve de alimento ao seguinte (Figura 5.3). Praticamente, toda a cadeia alimentar inicia-se por um vegetal, seguindo-se de animais herbívoros, predadores de herbívoros, predadores de carnívoros e assim por diante. Gause, G. F. Fonte: ucsb.edu Figura 5.3 Representação de uma cadeia alimentar. Existem dois tipos de cadeias alimentares: umas começam pelos vegetais vivos, que são devorados pelos herbívoros; outras começam pela matéria vegetal ou animal, morta e mais ou menos decomposta, que é consumida pelos detritívoros. No caso de uma cadeia alimentar que começa por vegetais vivos é possível distinguir as diversas categorias seguintes: a) Os produtores são os vegetais clorofilianos, isto é, os organismos capazes de fabricar e acumular energia potencial sob forma de energia química presente nas matérias orgânicas sintetizadas (glicídios, lipídios, protídeos). Esta síntese é essencialmente obra dos fanerógamos nos ecossistemas terrestres, e acessoriamente das pteridófitas e das briófitas. No meio marinho é obra das algas microscópicas do plâncton (diatomáceas, peri- 106 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

107 díneas) e acessoriamente das algas macroscópicas do bento litorâneo e de alguns raros fanerógamos. Na água doce, são as algas ou os fanerógamos (ou então ambos ao mesmo tempo) que são os produtores, conforme os tipos de coleções de água considerados. b) Os consumidores de primeira ordem comem os produtores autotróficos, sendo, por conseguinte em geral herbívoros. Outros consumidores de primeira ordem, mais raros, são os parasitos animais e vegetais das plantas verdes, que exploram seu hospedeiro sem matá-lo, de imediato. No meio terrestre os herbívoros são, sobretudo insetos e, entre os mamíferos, roedores e ungulados. No meio marinho e na água doce são, crustáceos de pequeno tamanho e moluscos que vivem a expensas do fitoplâncton. c) Os consumidores de segunda ordem sobrevivem à custa dos herbívoros, sendo, portanto, carnívoros e se encontram em grupos muito variados. d) Os consumidores de terceira ordem são carnívoros que se alimentam de carnívoros, isto é, de consumidores de segunda ordem. Os consumidores de segunda e terceira ordem podem ser predadores, que capturam as presas, matando-as de imediato, antes de devorá-las; ou então parasitos, que não matam de imediato o hospedeiro; ou ainda comedores de cadáveres. Estes últimos devem ser divididos em saprófagos e necrófagos. e) Os decompositores ou bioredutores formam o termo final da cadeia trófica. São principalmente microrganismos (bactérias, levedos, cogumelos saprófitos) que atacam os cadáveres e os excrementos decompondo-os pouco a pouco, assegurando assim o retorno progressivo ao mundo mineral dos elementos contidos na matéria orgânica. Os cogumelos atuam, sobretudo, na decomposição da celulosa de origem vegetal, enquanto as bactérias atacam os cadáveres de animais. Esses decompositores têm também outras funções, como a produção de substâncias inibidoras (como os antibióticos) ou substâncias estimulantes (como certas vitaminas), cujo papel ecológico é certamente importante, mas ainda mal conhecido. Esquematicamente, podemos distinguir nas cadeias alimentares que começam por vegetais autotróficos vivos, as cadeias de predadores e as cadeias de parasitos. Em alguns casos as cadeias alimentares começam pela matéria orgânica morta e os consumidores primários são denominados detritívoros. Estes últimos podem pertencer a variados grupos sistemáticos. Podem ser animais de pequeno tamanho, como os numerosos invertebrados que vivem no solo e subsistem a expensas da camada de folhas mortas, ou então são bactérias e cogumelos que decompõem a matéria orgânica. Na maioria dos casos esses dois grupos trabalham independentemente, mas acham-se ao contrário estreitamente associados. Os animais preparam o trabalho dos microrganismos fragmentando a matéria orgânica em elementos de pequena dimensão. As cadeias alimentares com base nos herbívoros e as que têm base nos detritívoros coexistem quase sempre nos ecossistemas, mas há uma que predomina largamente sobre a outra. Contudo, em alguns ambientes muito especiais, por exemplo, abissal ou cavernícola, onde os organismos clorofilianos não podem subsistir por falta de luz só existem cadeias tróficas tendo por base os detritívoros. Em razão de tudo que foi colocado, nos parágrafos anteriores, podem ser estabelecidas as relações mostradas na Figura 5.4, como exemplos de cadeias alimentares bem simples. Portanto, há que se deixar bem claro que na realidade dos ambientes essas cadeias muito mais complexas, comportando muitas ramificações e interligações. Em 1935, o ecólogo vegetal Arthur George Tansley ( ), utilizou o termo ecossistema, pela primeira vez, para designar o conjunto de organismos que interagem com o ambiente físico, onde residem. Sendo que as plantas, os animais e os microorganismos constituem os componentes bióticos; enquanto a água, o ar, o solo, o clima, entre outros, representam os componentes físicos ou abióticos. Tansley, A. G., botânico inglês, pioneiro na ecologia das plantas. Fonte: c15/hempress/th_180px- -Arthur_Tansley1.png FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 107

108 A raiz grega da palavra trófico significa alimento. Figura 5.4 Exemplos de cadeias alimentares. Nestas relações está implícita a transferência de matéria e energia de um nível a outro. Esta passagem de energia forma um fluxo de energia que é unidirecional. Em cada nível (produtor e consumidor) há perda de energia. A quantidade de energia captada pelas plantas é maior que a transferência para o consumidor. As pirâmides ou fluxos de energia nos ecossistemas nos mostram que nas cadeias alimentares a energia é perdida em cada nível trófico, por causa do trabalho realizado pelos organismos naquele nível e pela ineficiência das transformações biológicas de energia. Desse modo, as plantas assimilam apenas uma porção da energia luminosa disponível. Os herbívoros assimilam menos ainda dessa energia porque as plantas usam uma fração delas que assimilam para se manterem, e essa energia não esta disponível para os herbívoros como biomassa vegetal. O mesmo pode ser dito sobre os consumidores dos herbívoros e sobre cada nível acima que se segue na cadeia alimentar. Pesquisadores calculam que os herbívoros aproveitam apenas 10% das substâncias orgânicas do alimento que ingerem, sendo o restante eliminado como fezes. Desses 10%, parte ainda será degrada para obter energia metabólica, de forma tal que apenas uma pequena parte será assimilada como matéria constitutiva do corpo dos herbívoros, para o crescimento e reposição de perdas. Produtividade nos ecossistemas Nos ecossistemas, a produtividade refere-se à quantidade de matéria orgânica produzida em certa área, em determinado intervalo de tempo. Chama-se produtividade primária á produtividade dos seres vivos autotróficos, (isto é, capazes de fotossíntese ou de quimiossíntese) e a sua taxa é quantificada como produtividade primária. Os ecólogos estão interessados na taxa de produção primária porque ela determina a energia total disponível para o ecossistema. A energia total assimilada pela fotossíntese é chamada de Produção Primária Bruta (PPB), sendo que a maior fração da produtividade primária é derivada da fotossíntese através dos seres clorofilados: plantas terrestres e aquáticas (água doce e salgada). Quanto maior for a taxa de fotossíntese realizada pelos produtores da região, maior será sua produtividade primária bruta. As plantas usam parte desta energia para sustentar a síntese de compostos biológicos e para se manterem, logo sua biomassa contém substancialmente menos energia do que a total assimilada (Figura 5.5). Vários fatores ambientais interferem na produtividade. Entre esses fatores estão: luz, temperatura, água, sais minerais e gases. A floresta amazônica (Figura 5.6A) recebe grande quantidade de água e luz durante o ano, de modo que a vegetação pode realizar muita fotossíntese e produzir grande quantidade de compostos orgânicos e oxigênio. Isso contribui para a grande riqueza de vida desse ecossistema. A caatinga (Figura 5.6B) do Nordeste brasileiro, por outro lado, recebe praticamente a mesma quantidade de energia luminosa, porém recebe pouca água, cuja escassez é responsável pela menor biodiversidade e pela pequena produtividade primária bruta do local. Isso vale dizer que a água é um fator limitante para o desenvolvimento de vida na caatinga. 108 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

109 Os necrófagos consomem os cadáveres antes da sua putrefação e, os saprófagos consomem os cadáveres em putrefação. Figura 5.5 A produção primária bruta pode ser dividida em respiração e produção primária líquida. Fonte: RICKLEFS (2003). Exemplo de fungo, Amylostereum areolatum., decompondo um tronco de madeira caído ao chão. Fonte GOOGLE, Figura 5.6 (A) Representa a floresta amazônica. Fonte B) Representa a caatinga. Fonte: Sabemos que os produtores não retêm toda a matéria orgânica que fabricam na fotossíntese. Uma parte é utilizada em sua própria manutenção; os produtores degradam matéria orgânica na respiração celular e liberam energia na forma de calor. O restante é a parcela disponível que pode ser utilizada pelos heterótrofos da região, os quais também utilizam parte da matéria em sua respiração celular. Descontando do total de matéria orgânica produzida pela fotossíntese (PPB) a parcela consumida na respiração celular dos produtores, temos a Produtividade Primaria Líquida (PPL). Em outras palavras, a PPL corresponde à produtividade bruta menos a quantidade de matéria viva degradada pelos fenômenos respiratórios. Isso significa que a PPL é o saldo disponível da matéria orgânica produzida pelos autótrofos de uma região em certo intervalo de tempo, como um ano, por exemplo. Muitas plantas podem adquirir grande porte e apresentar superfícies enormes. Mas, de modo aparentemente paradoxal, não são estas que respondem pela maior produtividade primária. São, ao contrário, especialmente os organismos microscópicos clorofilados do fitoplâncton os responsáveis pela maior parcela de toda a produtividade primária que ocorre na Terra. E que, se seu tamanho é ínfimo, seu número é imensamente grande. Sua capacidade de reprodução é fantástica, e com isso a reposição daqueles que são retirados do meio pelos seres que deles se alimentam faz- -se com extrema rapidez. Os herbívoros, como no caso desta lagarta que se alimenta da folha de uma planta, transforma a biomassa verde em fragmentos menores. Supondo que, em 24h um vegetal sintetizou uma quantidade X de fotoassimilados (energia). Durante essas mesmas 24h, o vegetal precisou gastar Y (energia) para manter seu próprio metabolismo (realizando fotossíntese/ respiração; sintetizando proteínas estruturais e funcionais; DNA; anticorpo; organelas eoutros). Através disso, pode-se obter um saldo a partir de: X Y = Z; conclui-se que Z é a quantidade de energia, em um dia, que um herbívoro poderá consumir. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 109

110 Denomina-se Produtividade Bruta (PB) a quantidade de matéria viva produzida durante a unidade de tempo por um nível trófico determinado ou por um de seus constituintes. Produtividade Líquida (PL) corresponde à produtividade bruta menos a quantidade de matéria viva degradada pela respiração (R). Produtividade secundária é a que se opera em outros níveis tróficos, ou seja, dos consumidores de diversas ordens e dos decompositores (muitos autores preferem falar de produção quando se trata de produtividade dos vários níveis tróficos dos consumidores). É possível investigar o número de calorias que passam de um elo para outro de uma cadeia (teia) alimentar, ou de um nível trófico para outro, de uma pirâmide. Naturalmente, pode-se também exprimir a produtividade em termos de biomassa acrescida. Qualquer que seja a forma de expressão, matéria ou energia, é indispensável referir-se ao tempo e à superfície ou ao volume a que se refere à produtividade primária ou secundária. O que foi dito referiu-se aos vários ecossistemas que ocorrem na Terra, compondo a biosfera. Claro que o mesmo pode aplicar-se, quanto à produtividade, a um só ecossistema, a uma associação desse ecossistema, à população de uma espécie dessa associação e, finalmente, a um só indivíduo dessa população. Naturalmente, descendo dos ecossistemas e indo ao nível dos indivíduos diminui a importância ecológica do estudo, embora seja possível ganhar mais precisão no conhecimento fisiológico do mesmo. Súmula da tomada de alimento pelos consumidores Os consumidores podem ser divididos em várias categorias, caracterizadas pelos tipos de alimento utilizados. A classificação sumária citada a seguir, inicialmente distribui os consumidores segundo a quantidade de tipos de alimento, e posteriormente, segundo a origem dos mesmos. Quanto à quantidade de tipos de alimentos a) Consumidores atróficos: não se alimentam, como os adultos da ordem Ephemerida; b) Consumidores monófagos: tomam um só tipo de alimento, como as saúvas; c) Consumidores heterófagos: tomam vários tipos de alimentos, como as traças; d) Consumidores onívoros: também chamados pantófagos, tomam qualquer tipo de alimento, como as baratas, o porco e o homem. Quanto à origem do alimento Consumidores fitófagos São os que tomam alimento de origem vegetal. Distribuem-se nos seguintes subtipos: a) Herbívoros: utilizam como alimento partes vivas das plantas. Exemplo: curuquerê do algodão. b) Algófagos: utilizam as algas como alimento. Exemplo: certas larvas aquáticas. c) Liquenófagos: utilizam liquens como alimento. Exemplo: muitos besouros. d) Micetófagos: tomam os fungos como alimento. Exemplo: as saúvas. e) Xilófagos: consomem madeira como alimento. Ex.: os cupins. 110 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

111 f) Carpófagos: tomam frutos e sementes como alimento. Ex.: a lagarta rosada, a broca pequena do tomate. g) Polenófagos: usam o pólen como alimento. Ex.: muitos besouros que vivem nas flores. h) Melífagos: consomem o mel como alimento. Ex.: as larvas das abelhas. i) Fitossucívoros: sugam a seiva da planta como alimento. Ex.: os pulgões. j) Rizófagos: consomem as raízes dos vegetais como alimento. Ex: a broca da raiz do coqueiro. l) Cletrófagos: ingerem grãos, farinha e outros produtos secos como alimento. Ex.: os gorgulhos (Figura 5.20) e as traças. m) Necrofitófagos: consomem vegetais mortos como alimento. Ex.: certos besouros. n) Saprofitófagos: tomam substancias vegetais podres. Ex.: muitos besouros. o) Galívoros: são insetos que vivem em cecídias que causam galhas em plantas tomando-as como alimento. Ex.: muitas larvas de mosca. Consumidores zoófagos a) Carnívoros: consomem carne como alimento. Ex.: larvas de certas moscas. b) Predadores: consomem animais capturados como alimento. Ex.: baratas d água. c) Canibais: ingerem outros indivíduos da mesma espécie como alimento. Ex.: lagartas da prefoliação do milho. d) Entomófagos: devoram outros insetos. Ex.: louva-a-deus. e) Hematófagos: ingerem sangue como alimento. Ex.: piolhos da cabeça, muriçoca, barbeiro. f) Ectoparasitas: desenvolvem-se sobre o corpo do hospedeiro tomando-o como alimento. Ex.: larvas de certas vespas. g) Endoparasitos: desenvolvem-se dentro do corpo do hospedeiro tomando-o como alimento. Ex.: larva de certas moscas e vespas. A produção primária varia entre os ecossistemas A combinação favorável de grande insolação, temperatura quente, precipitação abundante e grande quantidade de nutrientes, em algumas partes dos trópicos úmidos, resulta na maior produtividade terrestre do planeta. Em ecossistemas temperados e árticos, as baixas temperaturas e as longas noites de inverno reduzem a produção. Dentro de uma determinada faixa de latitude, onde a luz não varia sensívelmente de uma localidade para outra, a produção líquida estaádiretamente relacionada à temperatura e à produção anual. A produção da vegetação terrestre é máxima nos trópicos úmidos e mínima nos habitats de uma tundra e de deserto. Os ecossistemas brejosos e paludosos que ocupam a interface entre os habitas terrestres e aquáticos, podem produzir tanta biomassa anualmente quanto às florestas tropicais, por causa da contínua disponibilidade de água e da rápida regeneração de nutrientes nos sedimentos lodosos em volta das raízes das plantas. h) Zoonecrófagos: consomem animais mortos como alimento. Ex.: muitos besouros. i) Zoosaprófagos: consomem animais podres como alimento. Ex.: larvas de muitos besouros. j) Detritívoros: consomem detritos de animais como alimento. Ex.: certos piolhos de aves. l) Coprófagos: utilizam os excrementos dos animais como alimento. Ex.: certos besouros, os rola-bosta, principalmente. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 111

112 As formigas de rosa ou saúvas são consumidores monófagos. Neste capítulo são mostrados a natureza do crescimento populacional e os fatores que limitam o seu tamanho. É mostrado como esses efeitos aumentam com o aumento da densidade populacional de forma a colocar o crescimento sob controle. Mostra-se que as populações não crescem indefinidamente, pois se isto acontecer, colocaria em risco a existência de muitas outras espécies. Também é apresentada a questão do aumento da população humana e as estimativas de quando esta poderá se estabilizar. Os ambientes sofrerão com as ações antrópicas, que visam satisfazer as demandas alimentares da população, deixando claro, a necessidade de ações que visem à conservação, o manejo e o planejamento das atividades humanas. O ecossistema é também objeto de consideração, bem como a descrição de sua estrutura e funcionamento e sua produtividade. Os consumidores de alimentos de origem vegetal (fitófagos) são consumidores primários e, os consumidores de alimento de origem animal (zoófagos) são consumidores de segunda ordem em diante. 1. O que é uma população e que formas de distribuição podem assumir? 2. Descreva quais são os atributos biológicos das populações. 3. Que fatores regulam o tamanho das populações? 4. Quais são as conseqüências de um aumento descontrolado da população humana para os ecossistemas? 5. O que é um ecossistema e quais seus componentes? 6. Descreva as características da produtividade de um ecossistema? A população humana A barata doméstica é cosmolita e por tanto tem hábito onívoro. Moradias deterioradas, condições insalubres, escassez de alimentos e de água potável, doenças, e desnutrição. Estas, e inúmeras outras dificuldades são a realidade do dia-a-dia de grande parte da população mundial. Todavia, como pode ser visto a maioria das pessoas que vivem em tais condições consegue, de algum jeito, enfrentá-las e continuar vivendo. Que dizer, porém, do futuro? Será que as pessoas terão de suportar indefinidamente estas duras realidades da vida? Para complicar a situação, o que dizer do quadro desalentador e sombrio que os cientistas ambientalistas e outros predizem em resultado do contínuo crescimento demográfico? Os cientistas e ambientalistas dizem que estamos destruindo nosso próprio ninho, através da poluição do ar, da água e do solo; de que dependemos. Eles também apontam o efeito estufa, que é a emissão de gases, tais como o gás carbônico, o metano, os clorofluorcarbonos (agentes de refrigeração e 112 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

113 de espuma) que resultarão no aquecimento da atmosfera e em mudanças no padrão do clima global, com funestas consequências. A população humana ultrapassou a marca de 6 bilhoes em 12 de outubro de 1999, tão precisamente quanto os demógrafos das Nações Unidas podem chegar. Será que é isso, por fim, extinguirá a civilização como a conhecemos? Examinemos mais de perto as conseqüências da superpopulação humana. Conseqüências da superpopulação Estimativas do tamanho da população humana em tempos antigos são imprecisas. Entretanto, um dos mais marcantes aspectos do crescimento da população humana é que sua taxa continuou a crescer mesmo quando a população se tornou amontoada. Será que a população mundial continuará expandindo-se indefinidamente? Existe algum indício de até que ponto ela chegará? Será que há gente demais? As α- amilases presentes em sementes agem no metabolismo do gorgulho, promovendo seu desenvolvimento. Fonte: A população humana aumentou rapidamente com o desenvolvimento da tecnologia. Fonte: RICKLEFS Naturalmente, é um fato que a população do mundo está crescendo, apesar dos esforços de planejamento familiar. O crescimento anual atualmente é de cerca de 90 milhões (o equivalente à população do México a cada ano). Parece que não existe nenhuma perspectiva imediata de se estancar esse crescimento. Olhando adiante, contudo, a maioria dos demógrafos concorda que a população terráquea por fim se estabilizará. Todavia, restam duas indagações: a) em que nível, e b) quando? Segundo projeções do Fundo Populacional da ONU, a população terráquea poderá atingir 14 bilhões antes de estabilizar-se. Outros, contudo, estimam que ela irá variar entre 10 e 11 bilhões. Seja qual for o caso, as perguntas cruciais são: a) Haverá gente demais? b) Pode a Terra comportar e suportar, uma população duas a três vezes maior que a atual? Segundo um ponto de vista estatístico, 14 bilhões de pessoas na Terra dariam uma média de 104 pessoas por quilômetro quadrado. Como se sabe, a densidade populacional de Hong Kong é de habitantes por quilômetro quadrado. Outrossim, atualmente a densidade populacional dos Países-Baixos é de 430 pessoas, ao passo que a do Japão é de 327, e estes são países que gozam de um padrão de vida acima da média. É evidente que, mesmo que a população do mundo cresça na dimensão predita, o problema não é o número Vespas parasitóides desenvolvem-se dentro de larvas ou das pupas de outros insetos. Fonte: RICKLEFS (2003) FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 113

114 de pessoas. Há outros enfoques que devem ser pensados. Que dizer, então, dos estoques de alimentos? Pode a Terra produzir o suficiente para alimentar 10 bilhões, ou 14 bilhões de pessoas? Obviamente, a atual produção mundial de alimentos (tanto do ponto de vista da massa física produzida quanto da sua forma de distribuição) não é suficiente para tal população. De fato, amiúde ouve-se falar de fome, de desnutrição e de morte por inanição. Significa isto que não se está produzindo suficientes alimentos para sustentar a presente população. O que pensar de uma situação em que a população seja o dobro ou o triplo da atual? Trata-se de uma pergunta difícil de responder, porque depende do que se entende por suficiente. Isto é, centenas de milhões de pessoas nas nações mais pobres do mundo não conseguem o alimento suficiente para manter sequer uma dieta mínima e saudável, enquanto as pessoas nas nações ricas e industrializadas estão sofrendo as conseqüências de uma dieta demasiadamente rica (obesidade, derrames, doenças do coração, e assim por diante). Como isto, influi no quadro alimentar mundial? Há evidências de que são necessários aproximadamente cinco quilos de cereais para produzir um quilo de bife. Portanto, apenas a quarta parte dos habitantes da Terra, que são os que comem carne, consome quase a metade da produção total de cereais. No que se refere à soma total de alimentos produzidos, observe-se o que o livro Bread for the World (Pão Para o Mundo) diz: Se a atual produção mundial de alimentos fosse distribuída igualmente entre todas as pessoas do mundo, com o mínimo de desperdício, todos teriam o suficiente. Talvez apenas o suficiente, porém o suficiente. Essa declaração foi feita em 1975, há mais de 25 anos. Qual é a situação atual? Segundo o Instituto dos Recursos Mundiais, nas últimas duas décadas, as produções mundiais, totais, de alimentos se expandiu, ultrapassando a demanda. Em resultado, nos anos recentes, diminuíram, em termos reais, os preços dos principais alimentos básicos nos mercados internacionais. Outros estudos mostram que os preços dos alimentos básicos, tais como arroz, milho, soja e outros cereais, caíram para a metade ou mais, nesse período. O significado de tudo isso é que o problema dos alimentos reside não tanto na quantidade produzida, mas no nível e nos hábitos de consumo. A nova tecnologia genética encontrou meios de produzir variedades de arroz, de trigo e de outros cereais que podem dobrar a atual produção. No entanto, grande parte da tecnologia nesta área acha-se concentrada em cultivos comerciais, tais como o fumo e o tomate, que não servem para atender as necessidades reais da grande maioria. Fonte: RICKLEFS Leituras Livros BEGON, M.; MORTIMER, M. Population ecology. 2 ed. Oxsford: Black-well Scientific Publications, FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

115 EHRLICH, P. R.; EHRLICH, H. A. The population explosion. New York: Simon and Schuster, Filmes Criaturas da Amazônia (BBC Worldwide Ltda) Sites IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ( ibge.gov.br/) ICMBio - Instituto Chico Mendes ( IPECE - Instituto de Pesquisa e Estratégia Econômica do Ceará. ( MMA - Ministério do Meio Ambiente ( BEGON, M.; HARPER, J. L.; TOWSEND, C. R. Ecology. 4 ed. Oxford: Blackwell Science, CHAPMAN, J. L.; REISS, M. J. Ecology: principes and applications. Cambridge: Cambridge University Press DAJOZ, R. Princípios de ecologia. Porto Alegre: Artmed, LÉVÊQUE, C. A biodiversidade. Editora Edusc p ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, PINTO-COELHO, R. M. Fundamentos da ecologia. Porto Alegre: Artmed, p. PRIMACK, R. B.; RODRIGUES, E. Biologia da conservação. Londrina: Gráfica e Editora Midiograf, PURVES, W. K; SADAVA, D.; ORIANS, G. H.; HELLER H. C. Vida a ciência da Biologia. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, p. RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. 5 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan TOWNSEND, C. R.; BEGON, M. E.; HARPER, J. L. Fundamentos de ecologia. 2 ed. Porto Alegre: Artmed p. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 115

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117 Capítulo 6 Ecossistemas versus Sucessão ecológica Objetivos: Conhecer fatores que afetam a estrutura dos ecossistemas. Descrever os componentes dos ecossistemas. Estudar os processos de sucessão ecológica nos ambientes. Mostrar como os estudos de sucessão podem nos auxiliar na recomposição de ecossistemas degradados.

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119 Os ecossistemas podem ser considerados sistemas abertos que mantêm intercâmbios de matéria e de energia com o meio. Por esta razão, tendem a um estado estável, no qual a composição de diversos elementos do sistema permanece constante a despeito da existência de processos irreversíveis, assim como da importação e da exportação de matéria. Nos ecossistemas naturais (terrestres ou aquáticos) existem duas fontes naturais de energia: o sol e os combustíveis químicos (ou nucleares). A fonte e a qualidade da energia disponível determinam, a um grau maior ou menor, os tipos e a abundância dos organismos, o padrão dos processos funcionais e de desenvolvimento, e a forma de vida dos seres vivos, já que a energia é um denominador comum e a função motriz final em todos os ecossistemas, classificando-os em: Ecossistemas Naturais: dependem da energia solar, como principal fonte de energia; Ecossistemas Antropogênicos: que dependem da energia solar e química, com subsídios de outras formas naturais de energia e da intervenção do homem; Ecossistemas Artificiais: são sistemas urbanoindustriais, movidos a combustíveis fósseis, orgânicos ou nucleares. Os ecossistemas sofrem alterações constantes pela ação das condições climáticas, biológicas e geológicas que refletem nas comunidades aí existentes, resultando em duas situações possíveis: a) A comunidade é auto-suficiente para suportar o processo, mantendo- -se em equilíbrio dinâmico, mesmo por um período longo de tempo; Bioinvasão: é caracterizada pela chegada, estabelecimento e expansão de uma espécie exótica em um local onde não é o seu habitat natural. Segundo especialista é a segunda maior causa de perda da biodiversidade em ecossistemas tropicais, após os desmatamentos e queimadas. Resiliência: é a capacidade que determinada coisa ou situação tem de retornar a situação de equilíbrio após uma mudança. b) Essas mudanças ambientais influenciam de tal modo às atividades dos organismos da comunidade, que conduzem à extinção ou migração de algumas espécies, ou seja, modificam a comunidade. Com a eliminação ou migração de certas espécies, naturalmente que alguns nichos ecológicos ficarão desocupados, além de novos nichos surgirem em razão de mudanças geoclimáticas e bióticas. Outras espécies poderão invadir e ocupar os nichos (bionvasoras), causando muitas vezes o desaparecimento de espécies nativas. Enquanto o ambiente, passa pelo processo de recuperação natural (ou resiliência), muitas vezes é necessária a intervenção humana para acelerar esse processo e onde é necessário conhecer bem os componentes desse ambiente e sua sucessão natural. Componentes do ecossistema Se pensarmos numa parte limitada de certa região, devemos pensar, igualmente, que aí temos o que se chama um ecossistema, do qual fazem parte dois componentes: um físico, que chamamos biótopo; outro vivo que FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 119

120 Biocenose = biota = comunidade biológica. Biocenose: é um conjunto de seres vivos reunidos pela atração que os diversos fatores do meio exercem sobre eles. Esse agrupamento é caracterizado por uma composição específica determinada, pela existência de fenômenos de interdependência (competição, simbiose, predação, etc.) e ocupa um espaço bem determinado, conhecido como biótopo. Fonte: Dajoz, povoa o primeiro, designado por biocenose. (Estas palavras têm origem no grego e significam: bios - vida, topos - lugar; assim, biótopo = o lugar onde há vida; e koinos - conjunto; assim, biocenose = o conjunto dos seres vivos). Um ecossistema apresenta certa homogeneidade do ponto de vista topográfico, climático, botânico, zoológico, pedológico, hidrológico e geoquímico. As trocas de matéria e de energia entre seus constituintes fazem-se com intensidade característica. Do ponto de vista termodinâmico o ecossistema é um sistema relativamente estável no tempo e aberto. Os constituintes que entram são a energia solar, os elementos minerais e os da atmosfera, e a água. Os elementos que saem são o calor, o O 2, o CO 2 e diversos outros gases, os compostos húmicos e as substâncias biogênicas carregadas pela água etc. O ser humano faz parte de muitas biocenoses, e, portanto, de muitos ecossistemas. Assim, sua interferência num ecossistema, alterando-o deve ser considerada tão natural quanto à interferência de insetos, fungos e bactérias que atacam madeira. Podemos dizer também que a biocenose é um agrupamento em equilíbrio estável no tempo. Em escala biológica, isto não é assim, porque as variações climáticas muitas vezes bastam para provocar o desaparecimento das biocenoses que existiam em um lugar determinado e a sua substituição por outras. Desta maneira podemos distinguir: biocenoses estáveis, que são aquelas que em escala humana duram dezenas de anos e biocenoses cíclicas, nas quais a evolução pode ser rápida e fazer-se em alguns dias ou mesmo em horas (ex.: as espécies de artrópodes acima de um cadáver de mamífero, no tronco de uma árvore etc.). Sucessão ecológica Frederic E. Clements ( ), botânico, foi o primeiro em arguir sobre sucessão ecológica. Clements, F. E. Fonte: GOOGLE, O conceito de sucessão ecológica foi inicialmente desenvolvido pelos botânicos, dentre eles Frederic Clements (1916) e Eugenius Warming. Os organismos que integram uma comunidade biológica sofrem ações de seu biótopo, o qual, por sua vez, é alterado localmente em função da atividade desses mesmos organismos. A atuação dos organismos da comunidade sobre o biótopo pode provocar alterações no substrato e em outras condições abióticas locais, tais como, luz, temperatura e umidade. Uma das mais interessantes características observadas nas comunidades é o fato de que elas mudam continuamente de estado, como, por exemplo, a sua composição específica. Este fato é muito evidente quando há um distúrbio externo, como fogo ou enchente. Mesmo quando as comunidades estão em equilíbrio, tal estado é dinâmico. Sucessão ecológica é uma seqüência de alterações ou mudanças estruturais e funcionais que ocorrem para que haja um ajuste ou uma recomposição nos ecossistemas. Mudanças essas que, em muitos casos seguem padrões mais ou menos definidos, mais que culminando com a formação de uma comunidade estável. Sucessão secundária pode ocorrer em uma lagoa, que, sem a interferência humana, tender a desaparecer. (Figura 6.1). Aos poucos, o diâmetro e a profundidade da lagoa se reduzirão. No seu lugar, pode formar-se uma floresta. As águas das chuvas vão arrastando sedimentos para a lagoa, que vão se depositando no fundo. Plantas flutuantes ocupam as margens e, a seguir, plantas emersas desenvolvem-se no solo criado no local antes ocupado pela água. O desaparecimento completo da lagoa é apenas uma questão de tempo. 120 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

121 Descrição dos cinco momentos representados na Figura 6.1: (m-1), é a fase inicial do processo, quando o fundo é nu e a cadeia alimentar é sustentada pelo plancton; (m-2), representado pelo desenvolvimento da vegetação submersa e deposição de material no fundo e nas margens; (m-3), nesta fase a vegetação emergente aflora na superfície impedindo, muitas vezes, a penetração de luz para a vegetação submersa que principia a desaparecer; (m-4), é a fase em que a continuação do processo de aterro transforma a lagoa em um. Isto é, um bioma de transição; (m-5), é fase final, em que os representantes herbáceos e graminoides vão progressivamente sendo substituídos por vegetação de floresta (comunidade clímax). Karl August Möbius Oceanógrafo nascido na Alemanha, que introduziu em 1877 o termo biocenose, hoje, comunidade biológica. Möbius, K. A. Fonte: GOOGLE, Figura 6.1 Processo de sucessão ecológica que pode ocorrer num ecossistema de lagoa. Aos poucos o diâmetro e a profundidade da lagoa se reduzirão. No seu lugar, pode formar- -se uma floresta. Fonte: MIZUGUCHI et al. (1982). Sucessão primária e secundária A sucessão é dita primária quando sua primeira fase se inicia numa área nunca antes povoada, onde não havia seres vivos. Ex.: Uma rocha; uma ilha marítima; uma faixa recente de praia. Os primeiros organismos a se instalarem são chamados pioneiros. Por exemplo, um derramamento de lava vulcânica é capaz de matar animais e plantas. Na área queimada ou sobre a lava resfriada, podem surgir liquens, musgos, avencas e outras plantas; posteriormente, chegam vários tipos de animais. Finalmente, essas áreas estarão ocupadas por novas comunidades. A sucessão secundária é a sucessão que surge num local ou lugar anteriormente ocupado por outra comunidade. Ex.: pastos abandonados em margens de estradas. Assim a regeneração da comunidade clímax, após uma perturbação também é conhecida como sucessão secundária. As sucessões secundárias aparecem em um meio que já foi povoado, mas do qual foram eliminados os seres vivos por modificações climáticas (glaciações, incêndios), geológicas (erosão) ou pela intervenção do homem (desmatamento), por exemplo. Uma sucessão secundária conduz muitas vezes à formação de um disclimax diferente do clímax que existia primi- Eqüifinalidade de um ecossistema: é quando este atinge o mesmo estado final a partir de condições iniciais diferentes ou seguindo caminhos diferentes. Na evolução dos ecossistemas, o estado estável é o estado de clímax e a seqüência de estágios de seu desenvolvimento, sucessão ecológica. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 121

122 Características básicas de uma sucessão ecológica: É um processo ordenado e dirigido; Ocorre como resposta às modificações nas condições ambientais locais, provocada pelos próprios organismos; Termina com o estabelecimento de uma comunidade clímax, que não mais sofre alterações em sua estrutura, desde que o macroclima na seja alterado. A biomassa atinge seu valor máximo. tivamente. Assim sendo, deve-se entender disclimax como uma formação vegetal, perturbada ou degradada por agentes externos desfavoráveis como a seca e o fogo, tal o cerrado no Brasil. De acordo com a forma como ocorre à sucessão secundária tem-se: a) Sucessão ecológica temporal: é aquela que se sucede num mesmo local, num espaço de tempo. b) Sucessão ecológica espacial: é aquela sucessão ecológica que ocorre em vários estágios, num espaço de tempo, estando todos os integrantes presentes ao mesmo tempo e em seqüência numa mesma área. As condições ambientais no microambiente são modificadas pelas atividades das populações pioneiras e a ação continua de agentes intemperizantes como: as do clima, ação química das águas, ação biológica etc. (Figura 6.2). Figura 6.2 Esquema representativo de formação de uma comunidade pioneira a partir de um microambiente. O processo de sucessão ecológica numa rocha se divide em três fases: ecese, sere (ou séries) e clímax. Ecese Uma rocha vulcânica representa um ambiente hostil ao desenvolvimento de vida: a temperatura varia muito e a água não pode ser retida, escorrendo ou evaporando-se. Nessas condições adversas são poucos os seres vivos capacitados a sobreviver. Os liquens, contudo, toleram essas condições. Em sua atividade metabólica, os liquens produzem ácidos orgânicos, que vão lentamente corroendo a rocha. Gradativamente, novas camadas de liquens vão-se formando, constituindo um delgado solo vivo sobre a rocha. A partir de então, as condições do local deixam de ser tão difíceis, possibilitando o desenvolvimento de musgos, pequenas plantas do grupo das briófitas. Portanto, os liquens desbravam um novo nicho ecológico, que, a partir deles, pode ser ocupado pelos musgos. As condições, porém, tornam-se menos favoráveis à sobrevivência dos próprios liquens, que não resistem à competição e cedem lugar a outras espécies. Essa é a grande importância das espécies pioneiras, toleram condições difíceis, modificam o ambiente e permitem o desenvolvimento de outras espécies, que também vão modificar o meio e facilitar o desenvolvimento de outras. 122 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

123 Sere É caracterizada como fase de transição. Sobre a rocha, agora com uma camada mais espessa de solo, espécies de plantas maiores, como samambaias e gramíneas, poderão desenvolver-se (Figura 6.3). Essas espécies mudam o ambiente. As plantas, por exemplo, sombreiam a superfície da terra, contribuem para os detritos no solo e alteram seu nível de umidade. Espécies pioneiras: são as primeiras plantas que ocupam espaços desabitados, tem alta rusticidade, produzem grande quantidade de sementes pequenas que germinam facilmente e geralmente são de ciclo de vida curto. Estas plantas têm brotos intolerantes à sombra. Espécies de ocorrência tardia: tem características opostas ás pioneiras. Figura 6.3 Avencas, musgos e liquens sobre a lava vulcânica. Esses organismos representam a primeira etapa (pioneiros) de ocupação sobre a lava fresca. Fonte: TURK et al. (1981). Estas mudanças freqüentemente inibem o sucesso continuado das espécies pioneiras que as causam, mas tornam o ambiente mais adequado para as espécies que se seguem, as quais então excluem aquelas responsáveis pelas mudanças iniciais. Nesse sentido, o caráter da comunidade muda com o tempo. Climax Nessa fase, a comunidade estabiliza-se e conta com grande número de espécies. Sobre a rocha, há o desenvolvimento de plantas de maior porte, constituindo uma comunidade com o aspecto de uma pequena floresta, mais estável e menos sujeita a mudanças em curto prazo. No processo da sucessão ecológica, ocorre aumento no número de espécies e na biomassa. O nítido crescimento na quantidade de matéria orgânica é comprovado, pelo aumento da comunidade vegetal. Na fase clímax, a biomassa torna-se estável porque a comunidade passa a consumir tudo o que produz. A noção de clímax tem sido muito criticada. Para continuar válida e poder ser conservada, essa noção deve assumir um caráter dinâmico. Uma floresta que chegou ao estágio clímax não é um sistema uniforme e imutável (Figura 6.4). É um conjunto heterogêneo de parcelas de idade diferentes que foram criadas por perturbações e que coexistem ao lado de parcelas que efetivamente ao estágio clímax. Comunidade clímax é aquela que surge no final do processo da sucessão. É uma comunidade com alta estabilidade (homeostase), capaz de pronta resposta a flutuações nos fatores abióticos, onde não ocorre muita substituição de espécies. Ela está em equilíbrio com os fatores abióticos (clima e tipo de solo principalmente). Um exemplo disso são as florestas. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 123

124 Figura 6.4 Sucessão ecológica em estágio clímax numa floresta tropical úmida e num bosque sob influência da maré. Fonte: Larcher (1973). Concluindo, o fenômeno de sucessão ecológica pode ser sumarizado da maneira seguinte: a) É um processo ordenado, dirigido e previsível; b) Resulta das modificações impostas ao meio pelas próprias comunidades; c) Termina por uma biocenose clímax na qual a biomassa atinge o valor máximo, onde a diversidade é mais elevada e por consequência onde existe o maior número de relações entre os diversos organismos para um determinado fluxo de energia. A observação das sucessões ecológicas mostra que certas características das biocenoses evoluem numa direção constante qualquer que seja o tipo de sucessão (Figura 6.5). Verifica-se assim que: a) As cadeias alimentares, a princípio lineares são dominadas pelos herbívoros, tornam-se redes alimentares complexas, nas quais os detritívoros tomam um lugar cada vez mais importante. b) Os nichos ecológicos tornam-se cada vez mais estreitos, especializados. O tamanho dos organismos tende a aumentar e os ciclos biológicos tendem a se alongarem e complicarem. c) A quantidade total de matéria orgânica acumulada no ecossistema é inicialmente pequena, depois vai se tornando cada vez mais con- 124 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

125 siderável, ao mesmo tempo a diversidade específica e a diversidade bioquímica aumentam cada vez mais. d) A relação Produtividade bruta/ Respiração é geralmente superior a 1 nas biocenoses e a Respiração das pioneiras tende para 1 na biocenose clímax. e) A relação Produtividade bruta/ Biomassa, elevada no começo torna- -se cada vez menor. Essa relação corresponde à taxa de renovação ou turnover da biocenose. f) Inversamente, a relação Biomassa/ Fluxo de energia aumenta à medida que se aproxima da biocenose clímax. O Quadro 6.1 sumariza as características comuns a todas as formas na sucessão ecológica. Figura 6.5 Esquema evolutivo da sucessão ecológica das espécies vegetais em qualquer ambiente. Quadro1: Características comuns a todas as formas na sucessão ecológica. Caracteres Ecese (antes) Clímax (depois) Cadeias alimentares Herbívoros Dominam Detritívoros Dominam Tamanho Pequenos Grandes Nichos ecológicos Amplo, sem especialidade Estreitos, Especializados Ciclos biológicos Curtos Longos Quantidade total de matéria orgânica Diversidade específica Diversidade bioquímica Produtividade bruta / Biomassa Pequena Pequena Elevada Mais Considerável Grande Menor Biomassa / Fluxo de energia Baixa Elevada Respiração Quase 0 Tende a 1 Produtividade bruta / Respiração Menor que 1 Superior a 1 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 125

126 A primeira atitude para proteger o ambiente é conhecer as intricadas redes que interligam os seres vivos e o meio. Neste capítulo, continuamos estudando os ecossistemas e seus componentes e vemos como este conhecimento pode nos ajudar na compreensão dos estudos das sucessões ecológicas. O fenômeno das sucessões ecológicas justifica as medidas que são tomadas para a gestão de certos ecossistemas interessantes, cuja flora e fauna pretendem-se conservar. A noção de série progressiva e previsível é útil na medida em que o conhecimento de um estágio dentro de uma série (sob a forma de um agrupamento vegetal característico) permite prever todos os agrupamentos da série. Desta maneira pode-se conhecer o futuro de uma colonização, e, por exemplo, sua eventual utilização agrícola ou florestal. O conhecimento das regras que regem as sucessões é útil quando se pretende restaurar locais impactados por atividades humanas, tais como incêndios, desmatamentos, de mineração etc. Ele permite, em particular, determinar quais são as espécies vegetais a serem plantadas em primeiro lugar para chegar o mais seguro e rapidamente possível ao estágio desejado. 1. Em função da energia, como são classificados os ecossistemas? 2. Descreva os componentes dos ecossistemas. 3. O que é sucessão ecológica e, quantas conhecemos? 4. Quais são as fases de uma sucessão ecológica? 5. Mostre como o conhecimento das sucessões ecológicas pode lhe ajudar na recuperação de ambientes degradados. A resiliência ecológica Os estudos e pesquisas referentes às mudanças ambientais e à dinâmica evolutiva tratam das transformações que os sistemas ambientais têm sofrido ao longo dos últimos séculos. As atividades econômicas e sociais empreendidas pelas sociedades ocasionaram repercussões nos sistemas geomorfológicos e hidrológicos e mudanças significativas nos sistemas ambientais. Os efeitos mencionados são as chamadas mudanças dos impactos antropogênicos associadas às mudanças nos componentes ou variáveis climáticas. A estrutura dos sistemas ambientais normalmente respeita uma organização cujo funcionamento depende das forças externas que afetam o equilíbrio ou a estabilidade a que os ecossistemas estão normalmente ajustados. 126 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

127 Diante desse contexto, resiliência poderia ser definida como a capacidade do ecossistema em manter ou retornar às suas condições originais após um distúrbio provocado por forças naturais ou pela ação humana, ou seja, os impactos antropogênicos. A resiliência refletiria a persistência das relações internas do sistema, a capacidade de o sistema voltar às condições originais após ser impactado por forças externas a ele. O conceito de resiliência é muito importante para os cientistas, formadores de políticas e tomadores de decisão em razão do manejo dos sistemas ambientais e em relação à reversibilidade do impacto ambiental ou antropogênico. Observar e administrar a resiliência ecológica de ecossistemas específicos, como a Floresta Amazônica, mais que otimizar recursos envolve a compreensão das vulnerabilidades e incertezas que podem ocorrer e que devem informar políticas de desenvolvimento e proporcionar evidências mais seguras para a tomada de decisão. O conhecimento da resiliência dos ecossistemas é extremamente importante por focalizar os limiares além dos quais os sistemas ecológicos não podem mais se recuperar ou voltar ao estado original, além de que a readequação dos fatores será em relação a um novo equilíbrio, que significa a estabilidade rompida, e a impossibilidade de recuperação dos sistemas naturais. Fonte: ARAÚJO, G. F. de. Disponível em: Leituras Livro MACHADO, E. L. M.; GONZAGA, A. P. D.; MACEDO, R. L. G.; VEN- TURIN, N.; GOMES, J. E. Importância da avifauna em programas de recuperação de áreas degradadas. Revista Científica Eletrônica de Engenharia Florestal. Ano IV, n Filmes Recuperação de Nascentes Sites IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística ( ibge.gov.br/) ICMBio - Instituto Chico Mendes ( IPECE - Instituto de Pesquisa e Estratégia Econômica do Ceará. ( MMA - Ministério do Meio Ambiente ( FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 127

128 BEGON, M.; HARPER, J. L.; TOWSEND, C. R. Ecology. 4 ed. Oxford: Blackwell Science, CHAPMAN, J. L.; REISS, M. J. Ecology: principes and applications. Cambridge: Cambridge University Press DAJOZ, R. Princípios de ecologia. Porto Alegre: Artmed, ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, PINTO-COELHO, R. M. Fundamentos da ecologia. Porto Alegre: Artmed, p. PRIMACK, R. B.; RODRIGUES, E. Biologia da conservação. Londrina: Gráfica e Editora Midiograf, PURVES, W. K; SADAVA, D.; ORIANS, G. H.; HELLER H. C. Vida a ciência da Biologia. 5 ed. Porto Alegre: Artmed, p. RICKLEFS, R. E. A economia da natureza. 5 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan TOWNSEND, C. R.; BEGON, M. E.; HARPER, J. L. Fundamentos de ecologia. 2 ed. Porto Alegre: Artmed p. 128 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

129 Capítulo 7 Biosfera Objetivos: Estudar a biodiversidade, sua origem e conceito. Mostrar quais são os motivos que devem induzir-nos a se interessar pela conservação da biodiversidade. Valorizar a biodiversidade em termos econômicos, sociais e ecológicos. Considerar aspectos que levam à extinção das espécies. Conhecer os avanços mais recentes no contexto do conhecimento da biodiversidade da caatinga.

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131 Origem e definição O termo biodiversidade, contração da diversidade biológica, foi introduzido, na metade dos anos 80, pelos naturalistas que se inquietavam pela rápida destruição dos ambientes naturais e de suas espécies. Esse termo logo foi popularizado, durante a assinatura da convenção sobre a diversidade biológica, na época da conferência Rio de Janeiro, em Segundo a convenção mencionada, a biodiversidade pode ser definida como a variabilidade dos organismos vivos de qualquer origem, compreendendo entre outros, os ecossistemas terrestres, marinhos e outros ecossistemas aquáticos e os complexos ecológicos dos quais eles fazem parte. Isso compreende a diversidade nos ambientes das espécies e entre as espécies, bem como aquela dos ecossistemas. Mais simplesmente, a biodiversidade está constituída pelo conjunto dos seres vivos, pelo seu material genético e pelos complexos ecológicos dos quais eles fazem parte. Biosfera (do grego βίος, bíos/vida; e σφαίρα, sfaira/esfera. É o conjunto de todos os ecossistemas da Terra, incluindo todas as suas interações físicas, químicas e biológicas. O termo foi introduzido em 1875, pelo geólogo austríaco Eduard Suess. Por que se interessar pela biodiversidade? Motivos econômicos a) Contribui para o fornecimento de numerosos produtos alimentares, matérias primas para a indústria, medicamentos, materiais de construções e de uso doméstico. b) Está na base de toda a produção agrícola, tanto do ponto de vista do número de espécies utilizadas como das numerosas variedades pacientemente selecionadas; ela é indispensável para o melhoramento dos vegetais e dos animais domésticos. Suess, E. Fonte: c) Oferece importantes perspectivas de valorização no domínio das biotecnologias, mas também dentro do domínio das manipulações genéticas. d) Suscita uma atividade econômica ligada ao turismo e à observação das espécies dentro do seu meio ou ligada à atração das belas paisagens. Motivos ecológicos a) É indispensável para manter os processos de evolução do mundo vivo. b) Apresenta função dentro da regulação dos grandes equilíbrios físico-químicos da biosfera, notadamente ao nível da produção e da reciclagem do carbono e do oxigênio. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 131

132 c) Contribui para a fertilidade do solo e sua proteção, bem como para a regulação do ciclo hidrológico. d) Absorve e decompõe diversos poluentes orgânicos e participa, por exemplo, da purificação das águas. Realizada de 03 a 14 de junho de 1992, a Conferência das Nações Unidas sobre o Ambiente e o Desenvolvimen-to (também conhecida como Cúpula da Terra, Eco 92 ou Rio 92) reuniu 108 chefes de Estado para buscar mecanis-mos que rompessem o abismo de desenvolvimento entre o norte e o sul do planeta, mas preservando os recursos naturais da Terra. A intenção era introduzir a idéia do desenvolvimento sustentável, um modelo de crescimento econômico menos consumista e mais adequado ao equilíbrio ecológico. As bases para Rio 92 foram lançadas em 1972, quando a ONU organizou sua primeira conferência ambiental. Fonte: www. estadao.com.br Fonte: www. revistadehistoria.com.br Motivos éticos e patrimoniais a) Os homens têm o dever moral de não eliminar as outras formas de vida. b) Segundo o princípio de igualdade entre gerações, nós devemos transmitir aos nossos filhos a herança que recebemos. c) Os ecossistemas naturais e suas espécies são verdadeiros laboratórios para compreender os processos da evolução. d) A biodiversidade está carregada de normas de valor: aquilo que é natural, aquilo que é vulnerável, aquilo que é bom para o homem e para a sobrevivência da humanidade etc. Os genes vs. ecossistemas A biodiversidade refere-se em especial a três níveis interligados da hierarquia biológica. a) A diversidade das espécies: a identificação das espécies e seu inventário constituem a maneira mais simples de apreciar a diversidade biológica de uma área geográfica. Foi a evolução biológica que deu forma, no decorrer do tempo, a esta imensa diversidade de formas e de espécies. b) A diversidade genética: cada espécie é diferente das outras do ponto de vista da sua constituição genética (genes, cromossomos). Da mesma forma, as pesquisas em biologia molecular colocaram em evidência a existência de uma variabilidade genética entre populações isoladas pertencentes a uma mesma espécie, bem como entre indivíduos no seio de uma população. A diversidade genética é o conjunto da informação genética contida dentro de todos os seres vivos, correspondendo à variabilidade dos genes e dos genótipos entre espécies e no seio de cada espécie. c) A diversidade ecológica: os ecossistemas estão constituídos pelos complexos de espécies (ou biocenoses) e seu ambiente físico. Distinguimos numerosos tipos de ecossistemas naturais, como as florestas tropicais, os recifes de coral, os manguezais, as savanas, as tundras etc., bem como os ecossistemas agrícolas. Cada um destes ecossistemas abriga uma combinação característica de plantas e de animais. Esses próprios ecossistemas evoluem em função do tempo, sob o efeito das variações climáticas sazonais ou em longo prazo. A diversidade biológica é o produto da evolução? A biodiversidade não é um simples catálogo de genes, espécies ou ambientes. Ela deve ser percebida como um conjunto dinâmico e interativo entre os diferentes níveis da hierarquia biológica. Segundo as teorias atuais 132 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

133 da evolução, é graças à existência de uma diversidade genética no seio das espécies que estas últimas podem se adaptar às mudanças do meio ambiente, que sempre marcaram a história da Terra. Reciprocamente, a diversidade genética de uma espécie evolui em função do tempo, em resposta a essas mudanças do meio ambiente, bem como em razão das mutações. O mesmo ocorre com as comunidades vegetais e animais, que constituem os ecossistemas e que respondem por meio de mudanças qualitativas e quantitativas às flutuações do meio no qual elas vivem. Essa dinâmica dos sistemas biológicos e das condições ecológicas, às quais eles são confrontados, explica a evolução e diversidade das espécies. A diversidade biológica é, portanto, uma versão moderna das ciências da evolução, que realiza a síntese entre as aquisições recentes da biologia molecular e da ecologia. O estudo da genética e da biologia molecular deu origem a uma nova indústria muito lucrativa: a biotecnologia. Como o nome indica, ela funde a biologia e a tecnologia moderna por meio de técnicas como a engenharia genética. Algumas das novas companhias de biotecnologia se especializam em agricultura e trabalham, por exemplo, intensamente para patentear sementes de alta produtividade, resistentes a doenças, secas e geadas, e que reduzem o uso de substâncias químicas perigosas. Se conseguissem atingir essas metas, haveria grandes benefícios. Mas alguns têm dúvidas em relação às plantações transgênicas. Na natureza, a diversidade genética é criada dentro de certos limites, diz o livro Genetic Engineering, Food, and Our Environment (A Engenharia Genética, os Alimentos e o Nosso Ambiente). É possível fazer o cruzamento de uma rosa com outra espécie de rosa, mas não de uma rosa com uma batata... Por outro lado, a engenharia genética envolve transferir genes de uma espécie para outra na tentativa de obter uma peculiaridade ou característica desejada. Isso pode significar, por exemplo, pegar o gene que controla a produção de uma substância química anticongelante em um peixe do Ártico (como algumas espécies de linguado) e inseri-lo numa batata ou morango para torná-lo resistente ao frio. Atualmente, é possível modificar a estrutura genética de plantas acrescentando genes tirados de bactérias, vírus, insetos, animais e até humanos. Basicamente, então, a biotecnologia permite que os humanos derrubem as barreiras que separam as espécies. A teoria sintética da evolução As mutações genéticas ou as recombinações cromossômicas, produzidas frequentemente, criam uma diversidade genética. O meio ambiente é dinâmico, o qual estabelece condições diversas à sobrevivência das espécies, ao passo que estas devem apresentar características fundamentais para resistir às mudanças ambientais. As espécies menos adaptadas tenderão à extinção. Na base da teoria sintética da evolução está a atitude de levar em conta o fato de que a simultaneidade das mutações criadoras de variabilidade e da seleção natural assegura a triagem, em cada geração, dos genótipos mais aptos a viverem e a se reproduzirem, dentro das condições de um dado ambiente. Esta teoria aparece, então, como uma síntese das teorias darwinistas e mutacionistas. Dentro de um ambiente que se modifica permanentemente, os seres vivos são levados a fixar as soluções (psicológicas, bioquímicas ou morfológicas) aos problemas colocados pelas mudanças do ambiente no qual eles vivem, senão desaparecem. O homem contra a natureza Hoje, são os humanos que têm de aceitar a responsabilidade pelo aumento no índice de extinção de espécies. Por Jane Goodall, Conservacionista. A VIDA na Terra é dinâmica e interdependente. Nós, humanos, somos parte intrínseca disso. Dependemos de outros organismos vivos para obter alimento, remédios, o oxigênio que respiramos e os elementos que compõem nosso corpo. Ao longo de um dia normal, a população humana do planeta utiliza- se de mais de outras espécies de organismos vivos. Todas as espécies da Terra formam uma cadeia biológica complexa, surpreendente e intrincada. Contudo, muitos especialistas que estudam essa cadeia complexa chegam à conclusão de que ela está sob ataque. Talvez você já tenha ouvido falar que rinocerontes, tigres, pandas e baleias estão ameaçadas de extinção. Alguns cientistas afirmam que 50% das espécies de plantas e animais podem desaparecer da Terra nos próximos 75 anos. Os pesquisadores temem que algumas espécies desapareçam vezes mais rápido do que aquilo que os cientistas chamam de índice natural de extinção. Um especialista calcula que, em média, uma espécie desapareça a cada 10 a 20 minutos. Os cientistas acham que, no passado distante, a extinção de espécies era desencadeada principalmente por causas naturais. Mas, dizem, a causa principal da crise atual é outra. Evidentemente, as extinções modernas são causadas pela ação humana, principal espécie exterminadora. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 133

134 Portanto, a grande variedade dos organismos vivos é o resultado da difusão das mutações favoráveis que tiveram lugar após a origem da vida. Os ajustes permanentes e a busca de compromisso são as respostas adaptativas do mundo vivo, na busca de um equilíbrio dinâmico com os fatores físicos e químicos do ambiente. Mas cada ajuste bem sucedido modifica o genótipo e o fenótipo da espécie. Desta forma, a acumulação dessas modificações conduz à especiação, ou seja, à formação de espécies novas, diferentes das espécies ancestrais das quais elas são provenientes. Esta evolução progressiva explica, igualmente, porque se podem distinguir subgrupos que são qualificados como raças, troncos, variedades e populações, no seio de uma mesma espécie. A conservação da natureza e o papel ecológico da diversidade biológica A Teoria Sintética da Evolução ou Neodarwinismo baseia-se na teoria proposta por Charles Darwin e reconhece como principais fatores evolutivos a mutação, a recombinação gênica e a seleção natural. Na verdade, o neodarwinismo é uma complementação da teoria de Darwin em relação às fontes de variabilidade das populações, possibilitando a partir de 1910 com o desenvolvimento da Genética e o conhecimento do material hereditário (ácidos nucleicos). Fonte: www. biomania.com.br A diversidade biológica não se resume às pesquisas sobre o inventário e a origem das espécies. Para os partidários da conservação da natureza, a maior preocupação, que esteve na origem da elaboração da Convenção do Rio de Janeiro, sobre a diversidade biológica, foi a de salvar numerosas espécies da extinção ou certos ambientes da destruição. Freqüentemente, este enfoque, associa um componente ético, mesmo nos seus aspectos filosóficos e religiosos, fixando como princípio que a biodiversidade é uma herança da humanidade e que é nosso dever protegê-la. Assim sendo, algumas nações que hoje são ricas e desenvolvidas têm um alto débito com a humanidade, pois, durante o seu desenvolvimento, destruíram grande parte da diversidade em seus territórios e ainda são grandes emissores de poluentes ambientais. Esse é um dos aspectos que deve estar na ordem do dia, em todos os foros em que se discuta a proteção da biodiversidade, pois a dívida mencionada é imprescritível, e há que remida. Inúmeros cientistas concluem igualmente que a biodiversidade desempenha um papel essencial na regulação dos ecossistemas naturais e, mais globalmente, da biosfera. Eles se perguntam quais poderiam ser as conseqüências ecológicas de uma redução desta diversidade, especialmente naquilo que se refere às capacidades dos sistemas biológicos de se adaptarem às perturbações, quer sejam de origem natural ou ligadas às atividades humanas. Essas preocupações relativas ao papel ecológico e funcional da diversidade biológica, particularmente no nível dos grandes processos de regulação dos ciclos biogeoquímicos, vêm, freqüentemente, apoiar o enfoque dos movimentos de conservação da natureza, dando uma dimensão e uma justificação planetária à necessidade de proteger a diversidade biológica. Os recursos biológicos A biodiversidade é, igualmente, um conjunto de recursos biológicos e genéticos que o homem extrai do ambiente natural ou que soube domesticar para seu proveito e, do qual, ele continua a extrair segundo as suas necessidades. Sob o termo recursos biológicos, são identificados os componentes da biodiversidade que têm uma utilização direta ou indireta ou potencial para a humanidade. Os usos da biodiversidade são muito numerosos e dizem respeito à vida cotidiana de cada humano, bem como aos diversos aspectos da sua atividade econômica. Os recursos biológicos constituem o capital vívido, a fonte de muitos produtos alimentares, farmacêuticos. Da mesma forma, 134 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

135 é um conjunto de recursos genéticos para o melhoramento das espécies cultivadas que os países detentores poderão valorizar. Foi esta colocação econômica que esteve no coração das discussões da Conferência do Rio de Janeiro. A proteção dos ecossistemas e das espécies ameaçadas encontra outros argumentos de peso, dentro da perspectiva de uma valorização monetária dos recursos naturais. É possível, às vezes, demonstrar que os custos das medidas de conservação não são proibitivos, levando-se em conta os benefícios econômicos esperados. As relações homem-natureza Atualmente, a questão do devir da diversidade biológica se coloca de maneira insistente, porque o homem destrói e modifica os ambientes naturais em um ritmo sem precedente. Se as causas da erosão da biodiversidade residem no desenvolvimento das atividades humanas, consumidoras de espaços e de recursos, é, portanto, exatamente no contexto das relações homem-natureza que é preciso situar as preocupações atuais e buscar as soluções eventuais. O uso, assim como a conservação da biodiversidade, está na origem dos conflitos de interesses do que é preciso gerir. Nessas condições, o futuro da biodiversidade depende dos modos de desenvolvimento que serão privilegiados e da evolução dos circuitos econômicos, tanto em nível nacional quanto em nível internacional. O homem, nas suas escolhas sociais, e dentro do seu comportamento, frente à natureza e seus recursos, é um elemento chave. É isso que faz a originalidade do conceito atual de biodiversidade em relação ao enfoque naturalista anterior. Não existe solução técnica que possa ser contemplada, sem que ela seja desejada e aceita pela sociedade. Alguns avaliam que os conhecimentos e as culturas tradicionais podem contribuir para a conservação em longo prazo, da biodiversidade dos ecossistemas. De fato, dentro das numerosas situações, esses conhecimentos são o resultado de uma evolução conjunta, em longo prazo, das sociedades e de seu ambiente natural, o que permitiu conservar um equilíbrio entre os dois. Isso conduz a interessar-se pela diversidade cultural, ela também fortemente ameaçada pela globalização dos modelos culturais dominantes. O fato de se abordar a biodiversidade, com mais frequência, sob o aspecto dos ambientes naturais, não deve fazer esquecer que o homem também deu forma às paisagens, recorreu a sistemas agrícolas, domesticou e diversificou numerosas espécies animais e vegetais. Um campo de trigo, de milho ou de soja atual, onde quer que esteja, tem uma diversidade genética muito pobre, o que condiciona sua eficácia técnica e econômica, mas na realidade, é o produto de uma biodiversidade muito grande, se for levado em conta o conjunto do material genético que permitiu atingir a variedade atualmente cultivada. Este é o aspecto que não pode ser perdido de vista. Quase 120 chefes de Estado assistiram à Cúpula da Terra, em 1992, durante a qual foram tomadas algumas medidas para proteger a atmosfera e os minguantes recursos da Terra. A maioria dos países assinou um tratado sobre o clima, em que concordaram criar um sistema de informações sobre mudanças nas emissões de carbono, visando tornar inalterável o total de emissões no futuro próximo. Considerou também maneiras de preservar a biodiversidade do planeta, a totalidade de espécies de plantas e de animais. Não se chegou a um acordo sobre a proteção das florestas do mundo, mas, mesmo assim, a cúpula produziu dois documentos a Declaração do Rio e Agenda 21, com diretrizes sobre como os países podem conseguir o desenvolvimento sustentável. Bancos de sementes: um seguro contra a extinção? Os Jardins Botânicos Reais em Kew, Inglaterra, iniciaram o que afirmam ser um dos maiores projetos internacionais de conservação já feitos : o Projeto Banco de Sementes do Milênio. Os principais objetivos do projeto são: (1) até 2010, coletar e conservar 10% (mais de espécies) da flora do mundo todo, que produz semente, e (2) bem antes disso, coletar e conservar sementes de toda a flora nativa do Reino Unido. Outros países também criaram bancos de sementes, ou bancos de genes, como são às vezes chamados. O biólogo John Tuxill declara que pelo menos 90% dos milhões de sementes armazenados nesses bancos são de valiosas plantas alimentícias ou de outras plantas valorizadas no mercado, como trigo, arroz, milho, sorgo, batata, cebola, alho, cana-de-açúcar, algodão, soja e outras leguminosas, só para citar algumas. Mas as sementes são organismos vivos que só continuam viáveis enquanto durarem suas reservas internas de energia. Assim, será que os bancos de sementes são confiáveis? Naturalmente, a melhor maneira de reduzir a extinção é proteger os habitats nativos e reintroduzir a diversidade nas plantações. Fonte: Revista Despertai, set. 2001, p FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 135

136 Concepção integrada da diversidade biológica A Lei nº 9.985, de 18 de julho de 2000, institui o Sistema Nacional de Unidades de Conservação da Natureza - SNUC. O SNUC tem os seguintes objetivos: I - contribuir para a manutenção da diversidade biológica e dos recursos genéticos no território nacional e nas águas jurisdicionais; II - proteger as espécies ameaçadas de extinção no âmbito regional e nacional; III - contribuir para a preservação e a restauração da diversidade de ecossistemas naturais; IV - promover o desenvolvimento sustentável a partir dos recursos naturais; V - promover a utilização dos princípios e práticas de conservação da natureza no processo de desenvolvimento; VI - proteger paisagens naturais e pouco alteradas de notável beleza cênica; VII - proteger as características relevantes de natureza geológica, geomorfológica, espeleológica, arqueológica, paleontológica e cultural; VIII - proteger e recuperar recursos hídricos e edáficos; IX - recuperar ou restaurar ecossistemas degradados; X - proporcionar meios e incentivos para atividades de pesquisa científica, estudos e monitoramento ambiental; XI - valorizar econômica e socialmente a diversidade biológica; XII - favorecer condições e promover a educação e interpretação ambiental, a recreação em contato com a natureza e o turismo ecológico; XIII - proteger os recursos naturais necessários à subsistência de populações tradicionais, respeitando e valorizando seu conhecimento e sua cultura e promovendo-as social e economicamente. Alguns vêem na biodiversidade um conceito obscuro cuja interpretação varia consideravelmente segundo os grupos de interesse presentes e dá, às vezes, lugar à polêmica. Na verdade, os taxonomistas, os geneticistas, os agrônomos, os biólogos, os protetores da natureza, os economistas, os sociólogos ou outros, frequentemente, têm uma visão setorial da biodiversidade, em razão de suas preocupações disciplinares. De forma muito sistemática, os cientistas privilegiam os inventários e a dimensão ecológica, ao passo que os políticos preocupam-se mais com a dimensão econômica, e as organizações de conservação da natureza, com a dimensão ética. Esses diferentes enfoques não são, na realidade, independentes e perseguem um mesmo objetivo, que é aquele da conservação dos ambientes naturais e das espécies que eles abrigam, com a adesão e a participação dos homens e para o seu benefício em longo prazo. Ao se colocar a questão do impacto de fatores de origem natural e/ou antrópica sobre a biodiversidade e ao pesquisar os meios a serem implantados para preservá-la, é que se toma posição direta na perspectiva do desenvolvimento durável que esteve no centro dos debates da Conferência do Rio de Janeiro. A biodiversidade é, portanto, um conceito federativo, faz a medição entre os sistemas ecológicos e sociais, a fim de abordar a valorização e a gestão dos ambientes e dos recursos. Mutações e diversidade genética É preciso pesquisar no nível genético as origens da diversidade do mundo vivo e do potencial adaptativo das espécies. Com efeito, a vida começa no nível molecular e depende estreitamente das propriedades dos ácidos desoxirribonucleicos (DNA) que são moléculas gigantes, constituídas de milhões de bases nucleicas. Os cromossomos, constituídos de longas cadeias de DNA, são portadores da informação hereditária que é transmitida aos descendentes, quando da reprodução. Os genes são segmentos de DNA situados nos cromossomos e são portadores da informação biológica necessária para a fabricação das proteínas. A estrutura em hélice dupla do DNA permite a transmissão dos caracteres hereditários, quando da multiplicação dos genes que intervêm no curso da divisão dos cromossomos. O genótipo é o conjunto do patrimônio genético de um organismo, constituído pela soma de um par de cromossomos de origem paterna e de um par de origens materna. Uma bactéria contém ao redor de genes, alguns cogumelos, cerca de 10 mil, ao passo que muitas plantas com flores e certos animais possuem ao redor de 400 mil. A maior parte dos mamíferos tem cerca de 100 mil. Recentemente, foi feito o inventário dos genes da levedura da panificação, Saccharomyces cerevisiae: existem genes, divididos em 16 cromossomos, o que corresponde a 12 milhões de pares de bases nucleicas. A função precisa de cerca de um terço desses genes permanece desconhecida. Os progressos da biologia molecular e da genética colocaram em evidência que uma espécie estava composta de indivíduos ligeiramente diferentes uns dos outros, no plano genético. É o resultado de mutações pontuais que são os eventos modificadores da estrutura do DNA. Esse gênero de erro, que não criou duas cópias estritamente semelhantes da informação genética existente, intervém quando da replicação do DNA, no momento em que as células se dividem. Assim, as mutações estão na origem das varia- 136 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

137 ções de um mesmo gene, também chamadas de alelos, que, em seguida, são copiados e transmitidos na descendência. A título de exemplo, encontramos, em média, um novo alelo a cada 100 mil indivíduos de uma nova geração, mas essa cifra é muito variável de um gene para outro e de uma espécie para outra. Essa mescla dos patrimônios genéticos provoca, permanentemente, uma diversificação genética e a produção de uma multidão de genótipos variados. A seleção natural A mutação é uma propriedade dos seres vivos, independentemente do ambiente no qual o organismo está localizado. Certas mutações são letais, em curto ou médio prazo, de tal forma que os indivíduos não podem sobreviver, nem se reproduzir. Muitas outras mutações não têm efeitos visíveis no funcionamento da célula ou do organismo. Por fim, algumas são viáveis e os indivíduos portadores desse caráter recém adquirido poderão transmiti-lo à sua descendência. O que opera aqui é a influência do ambiente, no qual vive a espécie. A mutação terá tanto maior chance de propagar-se, que ela conseguirá uma vantagem psicológica ou biológica sobre os indivíduos que a possuam, em relação aos indivíduos, que são desprovidos dela e que vivem nas mesmas condições ecológicas. Dizendo de outra forma, se uma mutação hereditária consegue uma vantagem que se traduz por um melhor sucesso na reprodução do grupo que é portador dela, este último terá tendência a se propagar dentro da população, eliminando, progressivamente, os indivíduos portadores do caractere menos vantajoso. É o princípio da seleção natural: em uma população ocupando um ambiente qualquer, a frequência de indivíduos que apresentam performances superiores no plano reprodutor, aumenta regularmente no curso das gerações, após os ajustes sucessivos. Como essas performances estão controladas pelo genótipo, é a variabilidade genética, portanto, que estará na origem de uma evolução, que se traduz, por um lado, na busca permanente de um melhor ajustamento entre o genoma e suas manifestações biológicas e, pelo outro, as condições do ambiente no qual a espécie vive. As mutações são processos aleatórios, a seleção, pelo contrário, é um processo adaptativo e oportunista. É por isso que François Jacob, prêmio Nobel em 1965, ressaltou que a evolução é uma sucessão de subterfúgios. A noção de espécie Há algumas décadas apenas, pensava-se que a maioria dos mamíferos (animais dotados de pêlo, de sangue quente e que amamentam) do mundo já estava catalogada. Hoje, sabe- se que não, diz a revista U.S.News & World Report. Entre as edições de 1983 e 1993 da publicação Mammal Species of the World (Espécies de Mamíferos no Mundo), acrescentaram-se 459 entradas. Nos últimos quatro anos, biólogos descobriram outras dezenas entre roedores, morcegos, cervos, antílopes, búfalos selvagens e até macacos. Prediz-se que a lista de espécies de mamíferos hoje reconhecidos aumentará para perto de Alguns mamíferos são descobertos em museus, quando os cientistas examinam melhor um espécime coletado anos atrás. Além disso, muitas espécies novas hospedam uma comunidade de parasitas e outras minúsculas criaturas que também são desconhecidos à ciência, diz o artigo, e 1 em cada 3 mamíferos recém-descritos é um animal nunca antes visto por um cientista. A maioria das descobertas está sendo feita em florestas tropicais e em outras regiões isoladas do mundo. Durante muito tempo, a noção de espécie esteve baseada na descrição morfológica do tipo (chamado de holótipo), considerado como a referência para a caracterização da espécie. Uma concepção mais moderna baseia-se na possibilidade de produzir ou não descendentes fecundos: dois indivíduos pertencentes a espécies diferentes poderão, eventualmente, reproduzir-se, mas seus descendentes são estéreis. É o caso da mula, resultado do cruzamento do asno com o cavalo. Na realidade, a noção moderna de espécie é difícil de ser aplicada, já que é materialmente impossível cruzar a maior parte das espécies selvagens. Além disso, ela somente se aplica com todo o rigor às espécies de reprodução bissexual, já que numerosas plantas e animais possuem uma reprodução partenogênica (fenômeno de reprodução sexuada, na ausência do macho). FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 137

138 Segundo o modelo proposto por Watson e Crick, a molécula de DNA é constituída por duas cadeias polinucleotídicas dispostas em hélice ao redor de um eixo imaginário, girando para a direita (uma hélice dupla). As duas cadeias polinucleotídicas mantêm-se unidas por pontes de hidrogênio, que se estabelecem entre pares de bases específicos: adenina com timina e citosina com guanina. Assim, as duas cadeias que constituem um segmento de DNA, são complementares entre si: onde em uma cadeia existir uma timina, na outra existirá uma adenina, e onde em uma existir uma guanina, na outra existirá uma citosina. Fonte: Fonte: GOOGLE, Assim, continua-se a utilizar a descrição morfológica para identificar as espécies, apelando, se necessário, às ferramentas da biologia molecular, para verificar se um conjunto de indivíduos tem as mesmas características externas correspondem, no plano genético, a uma só espécie. Foi colocada em evidência a existência de complexos de espécies morfologicamente similares, chamadas espécies gêmeas. Para certos grupos, como as bactérias e os vírus, só os critérios genéticos são utilizáveis. A especiação A especiação é o fenômeno que leva à formação de espécies novas a partir de uma espécie ancestral. Em geral, é um fenômeno muito lento que nem sempre é acompanhado por uma diferenciação morfológica. Além disso, em longo prazo, a especiação conduz à diferenciação dos grupos taxonômicos (gêneros, famílias, etc.). Os trabalhos com os fósseis mostram que todas as espécies aparecem, se desenvolvem e depois desaparecem; ou seja, cada espécie tem uma duração de vida limitada. Isto é, numerosas espécies, que existiram sobre a Terra desapareceram. Tomando-se como exemplo, os dinossauros. Há muito tempo, os mecanismos da especiação suscita o interesse dos cientistas. De maneira geral, um pré-requisito ao processo de especiação parece ser o isolamento das populações que irão, em seguida, evoluir de maneira independente. No modo de especiação alopátrico, duas populações de uma mesma espécie, isoladas geograficamente durante um lapso de tempo suficiente, terminam por se diferenciar suficientemente a ponto de não mais serem interfecundáveis (Figura 8.2). Mais frequentemente, o isolamento geográfico é conseqüência de processos climáticos ou geológicos ou de eventos acidentais que terminam na colonização de um ambiente novo ou isolado (uma ilha, por exemplo). A acumulação de micromutações e a ação da seleção natural nos diferentes ambientes conduzem, num primeiro momento, à diferenciação de raças ou ecotipos, ou seja, de subpopulações geneticamente diferenciadas, mas capazes de interfecundação, se forem reunidas novamente. Com o tempo, se o isolamento geográfico prossegue, essas raças geográficas divergem e não são mais interfecundáveis: as duas subpopulações tornaram-se, agora, duas espécies. Outras teorias consideram que a especiação pode, da mesma forma, ocorrer nas populações que ocupam um mesmo conjunto geográfico contínuo. Isto é, enfocar-se-á agora a especiação simpátrica. Esta situação pode ser encontrada entre as espécies muito sedentárias, que ocupam um mosaico de habitats específicos, para as quais as probabilidades de cruzamento são limitadas, em razão do comportamento da espécie. 138 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

139 Saccharomyces cerevisiae é um organismo eucariota unicelular que pertence ao Reino dos Fungos. A levedura é utilizada na produção de pão e de cerveja, além de ser usada para a produção de etanol. Fonte: Figura 8.2 Suponha que a espécie 1 ocorra nas áreas A e B, e que a espécie 2 ocorra nas áreas B e C. As populações das duas espécies na área B são simpátricas, e a população da espécie 1 na área A é alopátrica com a espécie 2 na área C. Se as áreas A, B e C todas tiverem condições ambientais e habitats semelhantes, e se a competição causa divergência, esperaríamos que as populações simpátricas das espécies 1 e 2 na área B diferissem mais umas das outras do que as populações alopátricas daquelas espécies nas áreas A e C. Este fenômeno é conhecido como deslocamento de caractere. Fonte: RICKLEFS (2005). Existem outros modos de especiação, cujos mecanismos são bem conhecidos. Admite-se, por exemplo, que a hibridação interespecífica é um dos principais mecanismos de criação de novidades evolutivas no reino vegetal. Também existem as mutações cromossômicas, relativas a porções dos cromossomos ou aos cromossomos inteiros: as seções dos cromossomos podem quebrar-se, colocar-se de novo em posição inversa ou intercambiar- -se entre os cromossomos; os próprios cromossomos podem se fundir ou se dividir, de tal forma que seu número seja modificado. Um fenômeno conhecido entre as plantas e alguns grupos animais é a poliploidia: o estoque de cromossomos é duplicado ou triplicado, após anomalias no decorrer da divisão dos gametas. Essas diversas modificações cromossômicas criam os isolamentos reprodutivos que levam, às vezes, à aparição de novas espécies. A seleção natural leva à criação de novas espécies? Darwin acreditava que aquilo que ele chamou de seleção natural favoreceria as formas de vida que melhor se adaptassem ao ambiente, enquanto as formas de vida menos adaptadas acabariam se extinguindo. Os evolucionistas modernos ensinam que, ao passo que as espécies se espalharam e se isolaram a seleção natural escolheu as espécies cujas mutações genéticas as tornaram mais adaptadas ao novo ambiente. Eles afirmam que, em resultado disso, esses grupos isolados, por fim, evoluíram para espécies totalmente novas. Conforme observado anteriormente, as provas obtidas pelas pesquisas científicas indicam fortemente que mutações não podem produzir espécies FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 139

140 François Jacob nasceu em 17 de junho de 1920 em Nancy, França. É um biólogo que, juntamente com Jacques Monod, originou a idéia de que o controle da enzima em todas as células ocorre através do processo conhecido como transcrição. Ele compartilhou, em 1965, o Prêmio Nobel de Medicina com Jacques Monod e Lwoff André. Jacob, F. Fonte: nobelprize.org Os animais gerados a partir de cruzamentos híbridos são estéreis. Por exemplo, o cruzamento de um jumento com uma égua: filhote macho burro; filhote fêmea égua. de animais e plantas totalmente novas. Mesmo assim, que provas são dadas pelos evolucionistas para apoiar sua afirmação de que a seleção natural escolhe as mutações mais favoráveis para produzir novas espécies? Uma brochura publicada em 1999 pela Academia Nacional de Ciências (NAS), nos Estados Unidos, diz: Um forte exemplo de especiação [a evolução de novas espécies] envolve as 13 espécies de tentilhões estudadas por Darwin nas ilhas Galápagos, conhecidos como os tentilhões de Darwin. Nos anos 70, um grupo de pesquisa liderado por Peter e Rosemary Grant começou a estudar esses tentilhões e descobriu que, depois de um ano de seca, os tentilhões que tinham o bico ligeiramente maior sobreviviam com mais facilidade que os de bico menor. Visto que o tamanho e o formato do bico é uma das principais maneiras de classificar as 13 espécies de tentilhões, essas descobertas foram encaradas como significativas. A brochura prossegue: O casal Grant calculou que, se houvesse uma seca a cada dez anos nas ilhas, uma nova espécie de tentilhão poderia surgir em apenas cerca de 200 anos. No entanto, a brochura da NAS deixou de mencionar alguns fatos significativos, mas embaraçosos. Nos anos que se seguiram à seca, os tentilhões com bicos menores voltaram a dominar a população. Assim, Peter Grant e o universitário Lisle Gibbs escreveram na revista científica Nature, em 1987, que eles haviam observado uma inversão da seleção natural. Em 1991, Grant escreveu que a população, sujeita à seleção natural, oscila entre um tipo de tentilhão e outro cada vez que o clima muda. Os pesquisadores também perceberam que algumas das diferentes espécies de tentilhões estavam cruzando entre si e produzindo descendência que sobrevivia melhor do que as suas espécies de origem. Peter e Rosemary Grant concluíram que, se esse cruzamento continuasse, o resultado poderia ser a fusão de duas espécies em apenas uma, dentro de 200 anos. Em 1996, o biólogo evolucionista George Christopher Williams escreveu: Considero lamentável que a teoria da seleção natural tenha sido desenvolvida inicialmente para explicar os processos da evolução. Ela é muito mais relevante para explicar a preservação das adaptações. O teórico evolucionista Jeffrey Schwartz escreveu, em 1999, que se as conclusões de Williams estiverem corretas, a seleção natural pode estar ajudando as espécies a se adaptar às exigências variáveis da existência, mas não está criando nada novo. De fato, os tentilhões de Darwin não estão se transformando em nada novo. Ainda são tentilhões. E o cruzamento entre eles lança dúvidas sobre os métodos usados por alguns evolucionistas para definir uma espécie. Além disso, fica exposto o fato de que mesmo academias científicas de prestígio não estão imunes a apresentar provas de maneira tendenciosa. O inventário das espécies Ninguém sabe quantas espécies existem na terra. O inventário das espécies é o enfoque mais antigo e o mais clássico para caracterizar a diversidade biológica de uma região ou de um sistema ecológico. De maneira geral, é um trabalho de longo alento que está bem longe de estar terminado, mesmo que numerosos cientistas tenham a isso consagrado suas carreiras, há vários séculos. Havia nove mil espécies indexadas na metade do século XVIII, ao passo que, em nossos dias, existem cerca de 1,7 milhão. No entanto, segundo estimativas recentes, existiriam 140 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

141 entre 7 e 20 milhões de espécies vivas. Certas extrapolações falaram até mesmo de 100 milhões de espécies. A Tabela 8.1 demonstra a extensão do que resta para descobrir (estimativa), especialmente nas regiões tropicais mais ricas em espécies. Tabela 8.1 Inventários de espécies conhecidas por grandes grupos taxonômicos e avaliação do número potencial de espécies em cada um dos grupos. Fonte: LÉVÊQUE (1997). Grupos taxonômicos N de espécies recenseadas (aprox.) N de espécies (potencial) Vírus 4 mil 500 mil? Bactérias 4 mil 1,0 milhão? Fungos 72 mil 1 a 2 milhões? Protozoários 40 mil 200 mil Algas 40 mil 400 mil? Plantas 270 mil 320 mil Invertebrados 1,4 milhão? Aracnídios 75 mil 750 mil Crustácios 40 mil 150 mil Insetos 950 mil 8 milhões Outros artrop. 125 mil? Moluscos 70 mil 200 mil Outros 135 mil 650 mil Vertebrados?? Peixes 19 mil 21 mil Anfíbios Répteis Pássaros Mamíferos Holótipo representa o organismo modelo utilizado por um taxonomista para descrevê-lo e classificá-lo em um grupo taxonômico. O holótipo pode ser um organismo vivo ou um organismo inanimado (imagem, modelagem, fósseis, outros). O grupo dos vertebrados é aquele que está mais bem estudado, bem como certos grupos (moluscos, orquídeas, borboletas) pelos quais numerosos amadores se interessaram. Mas, em relação aos outros grupos, notadamente o dos insetos, que tem numerosas espécies, ainda mal explorados, pode-se esperar também numerosas descobertas. Dessa forma, o número de espécies de cogumelos poderá situar-se entre 1 e 2 milhões. A maioria dos sistematas concorda que este quadro é ainda muito incompleto, com exceção de alguns grupos bem estudados, como os vertebrados e plantas com flores. Se incluirmos os insetos, de todos os grupos principais o mais rico em espécies, acredita-se que o número absoluto seja maior que 8 milhões. Alguns habitats são muito pouco estudados e explorados, os recifes de coral, o solo do fundo do mar e o solo das florestas tropicais e savanas são alguns exemplos. Assim, notavelmente, não sabemos o verdadeiro número das espécies sobre a Terra, nem mesmo temos um número aproximado de sua magnitude. Em anos recentes, biólogos, ecologistas e conservacionistas voltaram suas atenções para as florestas tropicais, por duas razões principais. Primeiro, embora esses habitats cubram apenas 7% da superfície terrestre, eles contêm mais da metade das espécies da biota mundial (Tabela 8.2) e o Brasil ocupa um dos primeiros lugares em riqueza de espécies. Segundo, as FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 141

142 A taxonomia consiste em nomear e descrever os seres vivos. Sistemática é o estudo da diversidade dos organismos e das relações entre os organismos. Ela tem por objetivo classificar as espécies e buscar quais são as filogenias, ou seja, os graus de parentesco entre espécies. A classificação consiste em reconhecer e definir os grupos ou taxa (ou seja, um conjunto de organismos que possuem um caráter particular). As bases foram formalizadas por Carl von Linné, no século XVIII. Cada espécie é designada por um nome científico, formado por dois nomes latinos ou latinizados. O primeiro corresponde ao gênero ao qual pertence à espécie e o segundo é o nome da espécie. Assim, Cyprinus carpio corresponde à espécie carpio (a carpa), que pertence ao gênero Cyprinus ao qual são ligadas outras espécies. Linné ( ), botânico, zoólogo e médico sueco; foi o criador da nomenclatura binomial e da classificação científica. Considerado o pai da taxonomia moderna. Fonte: www. linnaeus.uu.se florestas estão sendo destruídas tão rapidamente que, provavelmente desaparecerão dentro do próximo século, levando com elas centenas de milhares de espécies à extinção. Outros biomas ricos em espécies também estão em perigo, mais notadamente os recifes tropicais de corais, lagos geologicamente antigo e terras úmidas costeiras, cada qual merecendo atenção especial. As florestas tropicais, ou mais precisamente, as florestas tropicais fechadas, são definidas como habitats com um topo relativamente fechado e uma maioria de árvores sempre verdes e de folhas largas, que são sustentadas por um índice pluviométrico anual de 1000 mm ou mais. Tipicamente, duas ou mais camadas de árvores e arbustos ficam embaixo da cobertura superior. Uma vez que pouca luz do sol chega ao solo da floresta, o crescimento da parte de baixo é esparso e os seres humanos podem andar através dela com alguma facilidade. Apesar de sua extraordinária riqueza, as florestas tropicais estão entre os mais frágeis dos habitats. Elas crescem nos chamados desertos úmidos, um solo de base frágil castigado por muita chuva. O equivalente a dois terços da área da superfície da floresta consiste de terra tropical vermelha e amarela, que são tipicamente acídicas e pobres em nutrientes. Altas concentrações de ferro e alumínio formam compostos insolúveis com o fósforo, diminuindo assim a disponibilidade de fósforo para as plantas. O cálcio e o potássio são lixiviados no solo, pela chuva, assim que seus compostos são separados. Apenas 0,1% dos nutrientes aí existentes, vão além dos 5 cm, abaixo da superfície do solo. Quando o homem começa a explorar o espaço mediante recursos muito sofisticados, a informação relativa à descrição e o recenseamento da diversidade das espécies terrestres são, muito freqüentemente, esparsa e não existe ainda sistema coordenado que permita facilmente o acesso. Tabela 8.2 Classificação mundial em diversidade (riqueza) total. Fonte: CONSERVATION INTERNATIONAL (2007). País Plantas Superiores Mamíferos Aves Répteis Anfíbios Brasil Colômbia Indonésia China México África do Sul Venezuela Equador Peru Estados Unidos Papua Nova Guiné Índia Austrália Malásia Madagascar Congo (ex Zaire) Filipinas FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

143 Diversidade vs. funcionamento dos ecossistemas Dentro de um ecossistema, o papel funcional da diversidade biológica se expressa nos diversos níveis da hierarquia do mundo vivo. A diversidade intraespecífica repousa na variabilidade genética das populações que pertencem a uma mesma espécie. É graças a esta diversidade genética que as espécies poderão responder às mudanças do meio ambiente, selecionando os genótipos melhor adaptados às condições do momento. A diversidade das espécies vista sob o ângulo de suas funções ecológicas no seio do ecossistema proporciona a existência de uma grande variedade de formas, tamanhos e de características biológicas entre as espécies. Cada uma dessas espécies, individualmente ou por grupo de espécies que exerçam as mesmas funções ecológicas, tem uma influência sobre a natureza e a importância dos fluxos de matéria e de energia no seio do ecossistema, devido ao seu papel dentro das redes tróficas. Por exemplo, as interações entre espécies, consideradas sob o ângulo do mutualismo e das simbioses, constituem igualmente outro aspecto do papel funcional da biodiversidade. Assim sendo, vale salientar que os ecossistemas, graças a sua diversidade biológica, têm um papel na regulação dos ciclos geoquímicos (fixação, estocagem, transferência e reciclagem do carbono e dos elementos nutritivos etc.), do ciclo de água e influenciam na composição dos gases da atmosfera. Características dos ecossistemas e riqueza das populações O número de espécies presentes em um ecossistema é o resultado de um equilíbrio dinâmico, no qual intervêm numerosos fatores: a) As limitações ecológicas de natureza física, química ou biológica. Há muito tempo, os ecologistas estudam as relações entre as características dos meios e a composição das comunidades animais e vegetais, tentando estabelecer as correlações entre a presença ou a abundância de certas espécies e as condições ecológicas oferecidas pelo ambiente. Esse controle da composição e da estrutura das populações, através das características do ambiente, é um dos principais elementos que estruturam a distribuição e a abundância da diversidade biológica. b) Interações biológicas, que se expressam notadamente no marco das competições entre espécies (o comportamento predatório, a competição pelos recursos alimentícios, a competição pela ocupação do espaço etc.). Esses tipos de interações podem ser observados quando da introdução de espécies dentro de novos ambientes, provocando a eliminação das espécies autóctones como uma das consequências. Essas interações podem corresponder, igualmente, às relações de tipo hospedeiro-parasitas, quando a presença do parasita está ligada à presença do hospedeiro. c) Os fenômenos históricos, sabendo que a biografia é a ciência que busca compreender e explicar a história da distribuição das espécies, bem como as origens da especiação, à luz das mudanças geomorfológicas que ocorreram no passado. Esta necessidade de levar em conta a história dos ambientes, para compreender a composição atual de sua flora e de sua fauna, é uma aquisição relativamente recente da ecologia. Por um lado, trata-se de compreender, sobretudo, qual foi a freqüência e a amplitude dos processos de colonização e Muitos cientistas notaram que, com o passar do tempo, os descendentes dos seres vivos podem sofrer leves mudanças. Charles Darwin chamou esse processo de descendência com modificações posteriores. Tais mudanças têm sido observadas diretamente, registradas por meio de experiências científicas e usadas engenhosamente por criadores de plantas e de animais. Essas mudanças podem ser consideradas como fatos. No entanto, os cientistas chamam essas leves mudanças de microevolução. Até mesmo o nome sugere o que muitos cientistas afirmam que essas pequenas mudanças fornecem prova de um fenômeno totalmente diferente, um que ninguém observou e que eles chamam de macroevolução. O ensino da macroevolução se baseia em três suposições principais: 1. As mutações suprem a matéria prima necessária para se criar novas espécies. 2. A seleção natural leva à formação de novas espécies. 3. O registro fóssil comprova modificações macroevolucionárias em plantas e animais. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 143

144 de dispersão que tendem a aumentar a riqueza específica. O modelo de biogeografia insular, originário dos trabalhos dos americanos McArthur e Wilson, popularizou a noção do equilíbrio dinâmico da riqueza em espécies. O PLANETA Terra abriga uma enorme quantidade e variedade de organismos vivos talvez incontáveis milhões de espécies. Muitos deles, que se proliferam no solo, no ar e na água, são pequenos demais para serem vistos a olho nu. Por exemplo, constatou-se que apenas 1 grama de terra contém 10 mil espécies de bactérias, sem mencionar todos os micróbios. Algumas espécies foram encontradas até um pouco mais de 3 quilômetros abaixo no solo. O ar também está repleto de vida e não estamos falando apenas de pássaros, morcegos e insetos. Dependendo da época do ano, ele também fica cheio de pólen e outros esporos, bem como de sementes e, em algumas regiões, de milhares de tipos de micróbios. Com isso, a diversidade de micróbios no ar equipara-se à encontrada no solo, diz a revista Scientific American. E que dizer dos oceanos? Eles continuam sendo um grande mistério, porque para estudar suas profundezas é preciso em geral uma tecnologia muito cara. Até recifes de coral, que são relativamente de fácil acesso e bem estudados, podem abrigar milhões de espécies ainda desconhecidas. d) Da mesma forma, os ecologistas colocaram em evidência a existência de uma relação entre a riqueza em espécies de um ecossistema e a sua superfície. Esta relação ar/espécie já foi verificada antes nas ilhas oceânicas, depois nos habitats continentais, como lagos e bacias fluviais, maciços montanhosos, ilhotas arborizadas etc., que estão isoladas umas das outras, da mesma forma que as ilhas oceânicas. A relação ar/espécie esteve na origem de numerosos trabalhos para responder às questões levantadas pela fragmentação dos habitats e das suas conseqüências, do ponto de vista da conservação da biodiversidade, dentro das áreas protegidas. Esta fragmentação, consequência de uma pressão crescente sobre a ocupação dos solos, se traduz na extinção de certas espécies e uma redução da diversidade específica dentro dos pequenos espaços divididos. A diversidade das espécies vs. espécies chave As redes tropicais que se estabelecem num ecossistema são proporcionalmente mais complexas, conforme o sistema que seja mais rico em espécies. Às vezes, coloca-se a questão de saber se todas as espécies são realmente necessárias para o funcionamento do sistema. Com um objetivo pedagógico, utiliza-se a seguinte comparação: em um veículo existem os elementos indispensáveis para o funcionamento (pistões, carburador etc.) e outros que não servem mais que melhorar o conforto (amortecedores, retrovisores...), mas que não são essenciais para que o veículo possa rodar. No entanto, não é suficiente ter boas peças, ainda falta que elas sejam corretamente montadas. Outros elementos, como buzina ou o estepe, só são úteis em certas circunstâncias e outras peças não servem mais do que para decoração. Enfim, certos componentes podem ser substituídos por outros: existem pneus de diferente natureza, que cumprem, mais ou menos, a mesma função. A analogia colocada no parágrafo anterior, que, no entanto, não deve ser generalizada, permite compreender que os diferentes componentes de um ecossistema podem ter uma importância variável dentro do funcionamento de tal ecossistema. Por outro lado, os ecologistas abordam às vezes, a questão do rol funcional da diversidade biológica da seguinte maneira: para que serve a existência de numerosas espécies, das quais algumas preenchem funções que parecem equivalentes no plano ecológico? Mas, os administradores colocam a questão em outros termos: que proporção de espécies pode-se deixar que desapareçam, sem que o funcionamento do ecossistema seja profundamente modificado? Para eles, trata-se de determinar a partir de que limite deve intervir imperativamente, a fim de evitar as disfunções. Se for possível pensar, razoavelmente, que a diminuição do número de espécies comprometerá, no limite, os serviços prestados pelos ecossistemas, é difícil prever, no entanto, quando e em que nível de redução isso ocorrerá, tendo em conta a complexidade dos problemas abordados. Para simplificar o enfoque dessas questões, se é levado a pesquisar as espécies ou grupos de espécies que parecem desempenhar um papel mais importante que outras nos ecossistemas. Existem espécies que exercem, uma influência determinante sobre a estrutura e o funcionamento dos sis- 144 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

145 temas biológicos (espécies dominantes ou espécies chave) e cuja perda traria múltiplas consequências, notadamente sobre a subsistência de outras espécies? Ou todas as espécies possuem um rol equivalente, ou seja, redundante? É difícil responder a esta questão, em razão da complexidade das interações que existem entre os diferentes constituintes dos ecossistemas e, em especial, entre o conjunto das espécies que ocupam o mesmo habitat. Desse modo se é levado a distinguir alguns grandes grupos, quais sejam: a) Predadores chave: essas são as espécies cuja presença limita fortemente a presença de outras espécies. Assim, certas espécies de peixes que se alimentam de plâncton, limitam a abundância, até a própria presença de zooplâncton de grande tamanho, nos lagos. A desaparição dos grandes predadores, na Europa, teve como consequências à proliferação de certos destruidores de culturas. Mas freqüentemente, a existência de predadores permite a coexistência de um grande número de espécies ao controlarem o desenvolvimento das espécies invasoras. b) Presas chave: que constituem os recursos decisivos nos momentos críticos do ciclo anual, ou que garantem a sobrevivência das espécies específicas. É o caso igualmente, dos parasitas que devem poder reencontrar os seus hospedeiros, em certos momentos de seu ciclo biológico. c) Modificadores chave: certo número de espécies é capaz de agir diretamente sobre o ambiente e modificá-lo. Dessa forma, os castores, ao criarem barragens sobre as margens dos rios, modificam o funcionamento hidrológico do rio. Da mesma forma, calcula-se que o elefante é responsável pelas mudanças espetaculares na vegetação, ao transformar as zonas arborizadas em zonas de savanas. d) Mutualistas chave: que são direta ou indiretamente necessários à manutenção de outras populações associadas. É o caso dos polinizadores, que exercem um papel essencial para muitas plantas selvagens ou cultivadas, na medida em que eles asseguram sua fecundação. A presença de polinizadores variados e abundantes que são os insetos, essencialmente, condiciona, geralmente, o volume e a qualidade das colheitas de frutas, hortaliças e de oleaginosas. Ou então, os polinizadores, para cumprirem seu ciclo biológico, necessitam também de uma grande diversidade de meios. Outro papel da diversidade biológica, no seio dos ecossistemas, é o de assegurar a dispersão dos vegetais, através uma grande quantidade de sistemas de zoocoria. Em certos casos, os grãos são ingeridos, mas não digeridos, para serem arrojado a uma distância mais ou menos importante do seu lugar de origem. Os pássaros, os morcegos e os mamíferos asseguram, dessa forma, uma disseminação indispensável dos grãos para a regeneração das plantas nos sistemas florestais. Da mesma forma, a dispersão dos organismos animais é assegurada pelos pássaros ou pelos mamíferos. Assim, explica-se a colonização de meios aquáticos temporários pelos organismos que são transportados enganchados nas plumas ou nos pêlos. Diversidade e estabilidade dos ecossistemas Qual é o papel da diversidade biológica na viabilidade dos ecossistemas e na sua aptidão para reencontrar um estado de equilíbrio, após perturbações de origem externa ou interna? Certos ecologistas afirmam que a perda da di- A teoria de biogeografia de ilhas foi desenvolvida por MacArthur e Wilson (1963 e 1967) para explicar como o número de espécies numa ilha se mantém aproximadamente constante enquanto a composição taxonômica desse conjunto de espécies muda ao longo do tempo. Eles sugeriram que os organismos numa ilha estão em um equilíbrio dinâmico, isto é, enquanto algumas espécies estão colonizando a ilha, outras estão se extinguindo. Segundo esses autores, a taxa de colonização depende da distância entre a ilha e a fonte das espécies potenciais colonizadoras, logo, ilhas mais próximas da fonte possuem uma taxa mais alta de colonização. Já a extinção depende do tamanho da ilha, ilhas menores possuem taxas mais altas de extinção. Propuseram que a taxa de colonização e a taxa de extinção, quando consideradas simultaneamente, fornecem um número previsível de espécies em equilíbrio, mantido ao longo do tempo e uma taxa de turnover (troca) das espécies também previsível e mantida ao longo do tempo. Desde sua proposição original, a teoria já passou por algumas transformações que relacionaram a taxa de colonização também com o tamanho da ilha e a taxa de extinção também com a distância da fonte potencial de colonizadores, dado que a imigração de indivíduos de uma espécie que já está presente na ilha pode retardar a extinção local da espécie. Fonte: uc. socioambiental.org FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 145

146 Elefantes modificam zonas arborizadas em zonas de savanas na África. Fonte: com.sapo.pt/elefante2.jpg Zoocoria é um sistema de dispersão de grãos que utiliza os animais como vetores. versidade biológica pode reduzir a capacidade dos ecossistemas de responder às perturbações do ambiente. Efetivamente, pode-se pensar de formas intuitivas, que os sistemas mais diversificados são mais estáveis que os sistemas simplificados, na medida em que, a multiplicidade das presas, dos predadores, e das redes tróficas, permite amortecer as flutuações eventuais. Assim, uma espécie que explora, potencialmente, um grande número de presas diferentes, pode manter as populações relativamente estáveis, utilizando alternativamente as diferentes presas, à medida que elas se tornam abundantes. Na realidade, não se dispõe de informações suficientes para se avaliar ser ou não esta hipótese verdadeira. Existe até um debate sobre o papel real da biodiversidade na estabilidade dos ecossistemas. Com efeito, diversas observações dão resultados contraditórios e a estabilidade pode aumentar ou diminuir com a redução do número de espécies em um dado sistema. Além disso, os efeitos podem ser diferentes nos ambientes árticos, temperados ou tropicais. Ao se darem como objetivo em evidenciar o papel da diversidade biológica sobre a estabilidade dos ecossistemas, os ecologistas também se interrogam sobre o papel que poderiam jogar as espécies raras que, às vezes, são numerosas nas populações. Elas são vestígios do passado ou possuem um rol funcional na dinâmica dos sistemas? Segundo uma hipótese geralmente admitida, elas podem constituir uma alternativa, uma forma de segurança, uma vez em que elas possam substituir as espécies abundantes dentro das populações, se essas últimas vierem a faltar, após uma mudança nas condições ecológicas. Nesse sentido, as espécies raras são potencialmente importantes para a sobrevivência das comunidades dentro dos ambientes flutuantes. Guardada a devida proporção, se poderia pensar que esta diversidade específica é equivalente, em termos funcionais, à diversidade genética e permite às populações se adaptarem às mudanças do ambiente. Uma das aquisições das pesquisas em ecologia foi mostrar que as perturbações (incêndios, doenças, ataques predatórios, condições temporariamente extremas) contribuem para manter uma grande diversidade biológica, com a condição que não sejam, nem muito importantes, nem muito frequentes, pois, impedem o estabelecimento de espécies dominantes, cuja presença excluiria as outras espécies que são piores competidoras. A diversidade e a produtividade dos ecossistemas Uma arara alimentandose de um fruto, sendo as sementes dispersas através da defecação. A produtividade dos ecossistemas depende, estritamente, da disponibilidade de elementos nutritivos que controlam a produção primária na base das cadeias tróficas. A circulação dos elementos nutritivos ou da matéria viva dentro dos ecossistemas depende, portanto, de numerosos componentes biológicos destes, que irão regular a natureza e a complexidade dos circuitos, bem como a importância dos fluxos. A função das espécies, tomadas individualmente é importante para manter o ciclo dos elementos nutritivos, dentro de um ecossistema, mas o mesmo não é verdadeiro em relação ao número total de espécies. Dessa forma, a bactéria Nitrobacter assegura sozinha, a função de nitrificação nos solos. Numerosas funções, como a nitrificação e desnitrificação, a fixação do nitrogênio, a metanogênese, a despoluição, são asseguradas somente pelos microorganismos, sobre os quais ainda mal conhecemos o papel desempenhado nos processos e na diversidade biológica. Para os gestores, é importante conhecer as relações entre a diversidade biológica, por um lado, e a biomassa ou a produtividade do sistema, por outro. Os meios pobres em espécies, como os desertos e as tundras, são igual- 146 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

147 mente sistemas fracamente produtivos, em comparação com as florestas tropicais úmidas, ricas em espécies. Mas, inversamente, as zonas úmidas, ou os sistemas agrícolas, mostram fortes produtividades biológicas, possuindo um número pequeno de espécies. Os resultados preliminares obtidos nos meios aquáticos parecem mostrar, igualmente, que não existe correlação direta entre a riqueza específica, o comprimento das cadeias tróficas e a produtividade dos meios, estimada pela produção pesqueira, por exemplo. O que ocorre no interior de um ecossistema, se a diversidade biológica é reduzida? A teoria ecológica prevê que o empobrecimento da diversidade acarreta uma diminuição dos fluxos de matéria e de energia, mas a demonstração não foi feita realmente, sabendo que ela é muito difícil e que necessita de um enfoque experimental. Igualmente encontram-se exemplos no sentido contrário, tal como no caso do lago Vitória, em que a extrema simplificação da rede trófica, resultante de quase desaparição de numerosas espécies de peixes endêmicos, foi acompanhada por um crescimento importante da produção pesqueira, que teria quintuplicado em uma dezena de anos. Pode ser concluído, nos níveis atuais dos conhecimentos, que a diversidade biológica não é um elemento determinante na produtividade dos ecossistemas. Nitrobacter: bactérias essenciais no ciclo do azoto, oxidando os nitritos do solo em nitratos. Esta ação é chamada de Nitrificação, fundamental para decompo-sição do material orgânico a ser utilizado pelos vegetais. Causas da perda da biodiversidade em florestas tropicais Fonte: genome.jgi-psf.org A destruição cada vez mais rápida da floresta tropical é uma consequência direta das diferentes formas de utilização (transformação) de áreas florestais para fins não silvícolas, ou ainda, formas de exploração abusiva dos recursos naturais que de país para país ou de região para região podem assumir importância diferente (Figura 8.3). Mas, seja qual for a situação (local ou motivo), o desmatamento das florestas esta levando os ecossistemas, sobretudo, os tropicais, pela razão óbvia de sua grande diversidade, a perda de grande parte de sua biodiversidade. Há necessidade de grandes esforços e apoios para que, nos trópicos, também o significado ecológico de áreas florestais e naturais seja tido em conta ao nível de processos de decisão e formas de comportamento. Figura 8.3 Efeito do desmatamento na Amazônia. Fonte: FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 147

148 Metanogênese é a etapa final no processo global de degradação anaeróbica de compostos orgânicos em metano e CO2, efetuada pelas Archaebactérias metanogênicas. As florestas tropicais cobrem 8% da superfície do planeta e, segundo estimativas, cerca de 50% de toda a madeira em crescimento que existe sobre a face do planeta está nelas localizadas. Aproximadamente 40% da diversidade biológica que conhecemos para os ambientes terrestres também aí se encontram. Os impactos sobre as florestas existem desde épocas antigas. Todavia, as florestas modificam-se em maior intensidade e extensão à medida que as relações econômicas, sociais, culturais e tecnológicas se globalizam. Até o surgimento da agricultura, cerca de 8 mil anos atrás, o efeito do homem sobre as florestas foi muito pequeno. Mas, é importante lembrar que, mesmo quando as populações humanas eram migratórias, em razão das necessidades de caça e coleta, já ocorriam pequenos desmatamentos em forma de clareiras (diz-se dos espaços sem árvores, ou quase, em mata ou bosque), ocasionados pelas queimadas (Figura 8.4). A perca do Nilo (Lates niloticus) foi introduzida no Lago Vitória, para aumentar o abastecimento de peixe local, a dieta básica da população nativa, e desenvolver o comércio pesqueiro regional. Tal espécie causou desequilíbrio biológico, pois o peixe além de ser predador, desenvol-veu-se tanto que chegou a atingir ± 1,5 a 2 m de comprimento. Como conse-quência, aproximadamente 250 das 500 espécies nativas de Ciclídeos foram dizima-das. Fonte: GOOGLE, Figura 8.4 Visão de uma queimada. Fonte: GOOGLE (2011). A primeira mudança significativa no impacto humano sobre as florestas se deu com a expansão da agricultura e a simplificação do ecossistema para o cultivo de poucas espécies. As florestas, de modo geral, deram lugar à agricultura tornando-se sempre alvo de desmatamentos ocasionando de uma maneira ou de outra, distúrbios nos ecossistemas (Figura 8.5). 148 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

149 Figura 8.5 Distúrbios ecológicos causados pelo desmatamento. Fonte: BONILLA; PORTO (2001). O desmatamento de florestas tropicais e a perda da biodiversidade são temas complexos (Figura 8.6). Compreender e analisar suas múltiplas causas requer uma visão de conjunto da rede de casualidades, com a multifária interconexão, entre os fatos. Figura 8.6 Registro da perda de biodiversidade desde 1600 até o ano 2000: a) no mar e ilhas oceânicas; b) nas mais importantes regiões geográficas; c) em invertebrados e d) em vertebrados (Fonte: SMITH et al. 1993). FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 149

150 A Figura 8.7, por exemplo, procura demonstrar a relação que existe entre o desmatamento e o insucesso das culturas. Quando as causas atuam em rede, qualquer ação no seu interior pode afetar outros pontos e interconexões. As quatro causas imediatas são: diminuição da fertilidade do solo, infestação permanente de plantas invasoras, rápida proliferação das pragas e crescente deterioração do microclima. Figura 8.7 Relação entre o desmatamento e o insucesso das culturas. Fonte: BONILLA; PORTO (2001). Quando é aberta uma clareira na floresta, a fertilidade do solo entra em declínio, a qual se vai acelerando na medida em que decresce o volume total de transpiração. Quanto menor a quantidade de água pura, liberada pela transpiração dos vegetais, maior será o volume de água contendo substancias nutritivas que se escoa para os rios. Subsequentemente, os raios do sol, atingindo um solo até então protegido pelas copas das árvores, fazem secar e oxidar os detritos e o húmus, primeiro acelerando a decomposição, em seguida destruindo os microorganismos, para no final, interromper grande parte dos processos vitais. Com isso fica reduzido o fluxo das substâncias nutrientes que vão dos detritos para as raízes. As chuvas precipitando-se em clareira mais ou menos aberta, carreiam para os cursos de água, certas substâncias nutritivas que talvez constituam o único sustento de algumas partes do ecossistema. Ademais, com a retirada da cobertura florestal, a superfície do solo fica exposta à ação da chuva (agora as gotas chocam-se diretamente com a superfície do solo, desagregando-o) e dos raios solares, e com isto o circuito vital é rompido. 150 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

151 Estimativas a nível mundial chegaram à conclusão que, na maioria dos casos, a destruição das florestas se deve: a) Em 60% das ocorrências, às queimadas, levadas a cabo por agricultores (população local e colonos vindos de outras partes). b) Em 30% dos casos, a projetos agropecuários (sobretudo) e de desenvolvimento em grande escala (projetos de assentamento e colonização, represas, grandes plantações de cultivo industrializado, pastagens, projetos industriais etc.). c) Os 10% restantes, às formas inadequadas de extração de madeiras. A despeito de representar, a menor cifra (10%,), a extração de madeira merece um cuidado especial e uma abordagem em destaque. Assim o é, por constituir uma forma insidiosa de degradação. Isto é, o madeireiro (pessoa física) ou a madeireira (empresa), adentra na mata e colhe espécimes nobres. Em uma situação como esta o dano pode passar despercebido, mas a tendência geral é de empobrecimento, uma vez que as espécies colhidas restam com uma probabilidade muito baixa ou nula de se restabelecerem. A mata remanescente impede, por sombreamento, o desenvolvimento das plantinhas jovens das espécies removidas. Há formas de se fazer a exploração e aproveitamento dos espécimes nobres antes mencionados, mas a sua descrição foge ao escopo deste livro. Contudo, é de todo importante que a legislação florestal leve isto em consideração com o devido rigor. As queimadas têm por efeito concentrar as substâncias nutritivas existentes nas madeiras e folhagens, tornando-as solúveis e depositando-as sob forma de cinza na superfície do solo. Dois elementos essenciais, o nitrogênio e o enxofre se volatilizam com a ação do fogo e se perdem. Juntamente com outras substâncias nutrientes que evolam com a fumaça e a poeira, o nitrogênio e o enxofre são levados para longe daquele determinado pedaço de terra, embora novamente, possam tornar-se úteis se recaírem ao solo em outra parte. A maioria dos elementos nutritivos carreados para os rios torna-se irremediavelmente perdidos para o ecossistema da floresta. A primeira queima libera a maior parte dos elementos nutritivos armazenados, diminuindo bastante a sua quantidade nos anos subsequentes, uma vez que, os nutrientes que não forem aproveitados pelas plantas são prontamente lavados pelas primeiras chuvas, que extraem os seus últimos vestígios do folhedo ou serrapilheira (camada de folhas, galhos etc., de mistura com terra, que cobre o solo da mata) e do húmus, os quais, a partir daí, ficam totalmente expostos aos rigores do tempo, restando pouca fertilidade residual no trecho desmatado. Os desmatamentos e queimadas exterminam muitos animais, tanto diretamente como indiretamente, ao destruírem seus habitats. O fogo destrói inevitavelmente a rica fauna do solo da floresta, e o aumento da luminosidade, juntamente com a áspera secura do ambiente, é prejudicial a uma enorme variedade de bichos da floresta. É de máxima importância o papel representado pelos animais, principalmente os invertebrados que vivem na serrapilheira e nas camadas superficiais do solo, no que se refere à ciclagem de nutrientes para as plantas e para a manutenção da fertilidade. O efeito mais desastroso trazido pelo rompimento do equilíbrio da fauna é a proliferação anormal de certas espécies animais, por falta de controle biológico. Com os predadores mortos ou afugentados, os insetos fitófagos aumentam rapidamente, principalmente se encontram a sua dis- A Unha-do-cão (Cryptostegia madagascariensis) é uma planta invasora originária da ilha de Madagascara na Africa. Foi introduzida no Nordeste do Brasil e hoje está comprometendo os bosques nativos da Carnaúba (Copernicia prunifera), palmeira nativa, da qual dependem cerca de 40 mil famílias, só no estado do Ceará. Fonte: OHB, FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 151

152 Espécies exóticas Quando o homem introduz uma espécie exótica num ecossistema, ela talvez ocupe nichos ecológicos que eram ocupados por outras espécies. Às vezes, a espécie exótica indiretamente muda tanto o ecossistema que supera espécies nativas, ou então traz doenças contra as quais as espécies nativas não têm defesa imunológica. Em especial em ilhas, onde as espécies ficaram isoladas por muito tempo e não tiveram de disputar o espaço com recém chegados, os habitantes originais talvez sejam incapazes de se adaptar e sobreviver. Um exemplo típico é uma alga assassina, a Caulerpa taxifolia, que está acabando com outras espécies marinhas no mar Mediterrâneo. Introduzida acidentalmente ao largo da costa de Mônaco, ela já começou a se espalhar pelo leito oceânico. É tóxica e não tem predadores conhecidos. Caulerpa taxifolia. Fonte: GOOGLE, posição os brotos tenros das plantas. Esses insetos são geralmente numerosos nos vários níveis do dossel das árvores, mas sua proliferação é mantida sob controle, por seus inimigos naturais, representados em sua maior parte por morcegos, pássaros, anfíbios, répteis e insetos entomófagos. Com o desaparecimento de seus maiores predadores, e devido à rapidez dos seus ciclos de desenvolvimento, esses insetos se propagam espantosamente em curto lapso de tempo. Em muitos casos, e no devido tempo, as plantas invasoras ou exóticas, se encarregam de apressar o empobrecimento do solo, fazendo com que o trecho cultivado seja abandonado em prazo mais curto ainda. Essas plantas são altamente especializadas em explorar condições fortuitas e transitórias, e seus mecanismos de disseminação são tão eficientes que as suas sementes já se encontram no local antes de ser aberta a clareira, ou aparecem logo depois. Seu crescimento é às vezes mais rápido do que o das plantas cultivadas, e seu ciclo de vida mais breve. Essas plantas não desviam grandes quantidades de energia e de recursos para a manufatura de reservas alimentares, como ocorre nas plantas cultivadas. Sua especialidade é a reprodução precoce, produzindo em pouco tempo, vastas quantidades de sementes. Do ponto de vista da nutrição, muitas plantas invasoras são oligotróficas e conseguem desenvolver-se em solo de baixa fertilidade, tendo menos a oferecer aos fitófagos, em matéria de alimento. Outras são dotadas de estratégicos recursos nutricionais, como, por exemplo, a fixação do nitrogênio, por meio das micorrizas (diz-se da associação simbiôntica entre raízes de uma planta superior e micélio de um fungo especializado, com benefícios para ambos os organismos), e dessa maneira se tornam menos dependentes da fertilidade do solo do que as plantas cultivadas. Os instrumentos mecânicos de aço tornam possível ao agricultor abrir clareiras muitos maiores do que seria necessário para manter sua família. Uma vez que o desmatamento destrói os habitats dos animais e afugenta os predadores, os roedores proliferam livremente, causando prejuízos às colheitas e às propriedades e ao mesmo tempo fornecendo mais alimento aos insetos hematófagos. O afastamento das aves contribui também para aumento dos insetos (Figura 8.8). As agressões e sulcos das rodas dos veículos nas estradas, além das valetas de drenagem ao longo delas, constituem locais ideais de procriação de insetos. O lixo doméstico, as latas e cascas de coco também servem para isso, enquanto que as próprias habitações oferecem ótimas oportunidades para a proliferação de vermes. Os homens, gatos, cães, galinhas, pássaros engaiolados e o gado são as suas vítimas. Isso leva a habitual observação dos que viajam pelos trópicos, segundo a qual a floresta virgem é relativamente livre de insetos pestilentos e pragas, ao passo que as habitações humanas são comumente infestadas por eles. 152 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

153 Figura 8.8 Relação entre ambiente e doenças. Fonte: BONILLA; PORTO (2001). Uma pesquisa realizada na década dos 70 na Região Amazônica sobre as principais doenças transmissíveis revelou que doenças como a tuberculose, lepra e as de origem venérea costumam ocorrer na região, mas não se supõe que sua iniciativa venha a aumentar criticamente devido às rodovias. A malária é endêmica em toda a região e parece intensificar-se com o aumento da presença humana. Os pássaros e os morcegos, predadores naturais dos mosquitos, tendem a se retirar com a presença do homem, ao passo que os insetos e seus locais de proliferação aumentam dramaticamente. Um dos maiores empecilhos para a disseminação da esquistossomose na Amazônia era constituído pelas condições limnológicas adversas das águas dos rios da região, quase todas ácidas e oligotróficas. O foco de esquistossomíase mais conhecido na área é de Fordlândia, onde no ano de 1953 verificou-se que a água era quase neutra, o que levou a concluir que havia pouca possibilidade de disseminação da doença. Essa situação, entretanto, já não existe mais, uma vez que os colonos se vêem incentivados pelo INCRA, em toda a Amazônia, a colocar calcário, e também fertilizantes em suas culturas. As chuvas pesadas logo carreiam essas substâncias para os poços criados pelas rodovias e as valetas de drenagem, acelerando a eutrofização e elevando o seu ph. À medida que cresce a população nas colônias agrícolas, seus moradores vão criando, de um modo geral, condições propícias ao aparecimento dos caramujos vetores da doença, ao ponto que, na atualidade muitos moradores das margens das rodovias já se acham infectados pelo mal. O Pacu (Piaractus mesopotamicus) peixe comum nos rios da bacia amazônica. É uma espécie onívora com tendência a herbivoria; alimenta-se de frutos/ sementes, folhas, algas e, mais raramente, de peixes, crustáceos e moluscos. É comum capturá-lo debaixo de árvores quando os frutos/sementes caem na água. Fica nos rios durante a época seca e entra nos lagos/lagoas e matas inundadas durante as cheias. É considerado peixe bastante esportivo, principalmente o pacu do Pantanal, além de ser muito importante comercialmente. Fonte: GOOGLE, Eutrofização (ou eutroficação): é um processo normalmente de origem antrópica ou raramente de ordem natural, tendo como princípio básico a gradativa concentração de matéria orgânica acumulada nos ambientes aquáticos. Entre os fatores impactantes, contribuindo com a crescente taxa de poluição neste ecossistema, estão: os dejetos domésticos (esgoto), fertilizantes agrícolas e efluentes industriais, diretamente despejados ou percolados em direção aos cursos hídricos (rios e lagos, por exemplo). FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 153

154 O muito conhecido pardal doméstico (Passer domesticus) espalhou-se pela rodovia Belém-Brasília numa extensão de km e já alcançou Marabá. Esses prolíficos pássaros já se acham implicados na propagação dos vetores da doença de Chagas na região Norte. A raposa Cerdocyon tende a aumentar de número onde há a presença do homem e já está sendo também responsabilizada pela disseminação da leishmaniose. As verminoses, causadas por parasitas fecais e orais em geral, acham- -se associadas a condições primitivas de vida e a falta de higiene, características em toda a Amazônia, sendo, portanto comuns em toda a região. A estrongiloidíase e a amebíase são igualmente comuns. Todas essas doenças mostram-se mais exacerbadas em pessoas debilitadas ou mal nutridas. Nas regiões que são cortadas por rodovias na Amazônia, há presumivelmente muitas doenças ainda não registradas ou pouco conhecidas, particularmente micoses e viroses. A febre hemorrágica, por exemplo, que ocorre em Roraima e na região compreendida entre os rios Purus e Juruá, pode ser uma hepatite, altamente letal, mas de etiologia completamente desconhecida, sendo tidas como suspeitas até mesmo as plantas usadas pelos indígenas para atordoar peixes. Muito se tem debatido em torno dessas questões. Dentro das desigualdades sociais e das dificuldades estruturais, as políticas de planejamento ambiental, podem ser uma ferramenta para governos e sociedades começarem a resolver seus problemas ambientais. O planejamento ambiental deve cumprir metas sociais, ser democrático, justo e indiscriminatório e, do ponto de vista técnico, carece partir de problemas locais e regionais. O valor da fauna amazônica é incalculável, devido às propriedades e hábitos que os animais possuem, embora a maior parte dessas qualidades seja ainda desconhecida. Por exemplo, provavelmente existe na Amazônia um animal capaz de manter sob controle o aguapé (Eichhornia crassipes), que atualmente causa enormes prejuízos financeiros em várias regiões do mundo. A fundamental importância dos animais nas florestas está no papel que eles representam dentro do ecossistema. A vegetação e a fauna criaram um mutualismo inseparável; uma não pode existir sem a outra. Essa dependência mútua é essencial para o equilíbrio das florestas. Algumas árvores, por exemplo, na Amazônia, são protegidas pelos animais, e se não fosse isso seriam rapidamente exterminadas pelas pragas. Além do mais, a fauna é essencial para a manutenção dos ciclos de nutrição, tão precário no ecossistema amazônico quanto no da Mata Atlântica brasileira. É possível encontrar mais espécies de peixes num lago amazônico menor do que uma quadra de tênis do que em todos os rios da Europa juntos. O Amazonas possui a fauna ictiológica mais rica do mundo, provavelmente mais de espécies. Ao passo que, a que mais se aproxima disso, a do Rio Congo, conta com cerca de espécies de peixes. E no Rio Mississipi só é possível observar 250 espécies. O desmatamento (Figura 8.9) irá inevitavelmente diminuir a quantidade de alimentos para os peixes. A pesca irá a aumentar drasticamente com a elevação da densidade populacional, mas se ficar restrita ao uso de anzóis, redes de malha, estupefacientes vegetais e arpão não irá, provavelmente, causar danos à fauna ictiológica. 154 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

155 Figura 8.9 Mudanças na floresta e suas repercussões sobre os peixes. Fonte: BONILLA; PORTO (2001). Os peixes desempenham um papel primordial no ecossistema amazônico, por exemplo, e reside nisso a sua grande importância. Para a sua subsistência eles dependem, em última instância, de dois elementos: matéria vegetal, tais como folhas e frutos que caem no rio, e; substâncias nutrientes do solo, principalmente as provenientes da erosão andina, trazidas pela água. Nos locais onde os elementos nutritivos e a luz são abundantes, a fotossíntese combina esses fatores para manter o desenvolvimento do plâncton e algas, fornecendo uma base permanente para o sustento de grandes quantidades de peixes. Isso ocorre, até certo grau, na maior parte dos rios da Amazônia. Os cursos de água no interior da floresta ativam o crescimento de uma exuberante vegetação ciliar, a qual é beneficiada por substâncias nutrientes fornecidas pela água e por maior quantidade de luz solar. Essa vegetação é uma verdadeira fábrica de elementos nutritivos sob a forma de folhas, flores e frutos, que se acumulam no solo ou são varridos para a água. Esse processo ajuda a sustentar um grande número de peixes. Muitos insetos passam parte de seu período de vida na água, fornecendo uma rica fonte de alimentos para os peixes. Moluscos, crustáceos e outros artrópodes, bem como anelídeos, nematoides e platelmintos são encontrados em grande quantidade nas águas dos rios da Amazônia e outros rios das regiões tropicais e propiciam uma enorme variedade de alimentos para a fauna ictiológica. A maior parte desses alimentos se localiza no fundo dos rios, sob a forma de lodo orgânico, ou em árvores submersas. Há evidências marcantes que demonstram ser baixa a produtividade dos rios amazônicos, mesmo nas partes mais férteis da bacia. Já ficou provado que a enorme biomassa de peixes e invertebrados depende, para sua subsistência, das matérias orgânicas e nutrientes trazidas da floresta pelas enchentes. O extermínio da floresta irá diminuir esse suprimento. Crescimento da população humana. Em meados do século 19, a família humana tinha uma população de um bilhão. Um século e meio depois e tendo a população da Terra alcançado os seis bilhões, os humanos começam a se perguntar se não vão acabar ultrapassando os limites de seus recursos. Cada ano, à medida que a população humana continua a crescer, espécies se extinguem a um ritmo alarmante. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 155

156 Importância ecológica da cobertura vegetal na conservação da biodiversidade Ameaça de aquecimento global É outra causa de perda de biodiversidade. Segundo o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, é possível que a temperatura suba 3,5 C durante este século. Esse aumento talvez ocorra tão rápido que algumas espécies não sobreviverão. Segundo os pesquisadores, parece que um fator que contribui para a morte dos recifes de coral (que abrigam boa parte da biodiversidade marinha) é o aquecimento da água. Os cientistas afirmam que o aumento de um metro no nível do mar eliminaria uma grande parte dos mangues costeiros no mundo, que abrigam uma enorme biodiversidade. Alguns acreditam que o aquecimento global está afetando as calotas glaciais da Groenlândia e da Antártida. Se elas derretessem, causariam uma catástrofe ambiental. Está provado cientificamente que a cobertura vegetal tem efeitos múltiplos no clima da região, no papel regulador das chuvas e no impedimento da erosão e assoreamento dos rios. Neste contexto, as florestas implantadas ou em regime de preservação, contribuem para a saúde do planeta ou de qualquer ecossistema terrestre, quando colabora para a existência de um ambiente produtivo (pelo menos nas atividades agrícolas). As florestas estrategicamente preservadas e/ou implantadas constituem uma barreira, ou um filtro, que atenua os efeitos traumatizantes, estressantes e contaminantes dos ventos e das águas. A floresta ainda harmoniza ciclos biológicos, à medida que, aumenta a diversidade biológica e estimula as relações entre seres vivos, minimizando o aparecimento de pragas e doenças. Ela também corrige desequilíbrios biológicos através das plantas fitossanitárias, ou seja, que servirão como remédios para algumas pragas e doenças de outras plantas. Além disso, a cobertura vegetal tem especial influência no controle e manutenção do equilíbrio ecológico de um ecossistema quando atua: a) No controle de enchentes, pela quantidade e sequência do rendimento da água pelas pedras de interrupção, evitando o assoreamento de rios, lagos e estuários. b) Indicadora biológica de processos de alterações dos ecossistemas. c) Na manutenção da umidade relativa do ar e na regularidade das precipitações atmosféricas, visto que atuam como elemento multiplicador, acelerador e facilitador na transferência da umidade do solo para a atmosfera. d) Na preservação da fauna nativa e do ecossistema natural, já que mantém as condições essenciais à alimentação e proteção das áreas e dos outros animais. e) Na amenização da temperatura ambiente e no combate à poluição, uma vez que absorve CO 2 e libera O 2 através da fotossíntese. Por outro lado, as árvores filtram as partículas de poeira no ar e refletem para cima a poluição sonora. f) Como transformador do escoamento superficial em escoamento subterrâneo, interceptando parte da precipitação, evitando com isso os sérios processos erosivos do solo, tornando-os mais porosos e, mediante seu sistema radicular, ajuda na fixação do mesmo. Ainda dos benefícios acima citados, podemos obter benefícios indiretos quando utilizamos a cobertura vegetal de forma equilibrada e bem planejada. Dentro destes benefícios, além da função decorativa, podemos ressaltar que as árvores: a) diminuem a poluição sonora; b) oferecem sombreamento pela absorção dos raios solares; c) oferecem proteção contra os ventos; d) são meios de lazer; 156 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

157 e) sua presença em praças e parques em geral tem ação sobre o bemestar físico e psíquico do homem; f) purificam o ar através do fornecimento do O 2 e neutralização do excesso de CO 2 resultante da combustão que exerce efeitos nocivos à vida humana. Esses fatores são essenciais ao equilíbrio ecológico de qualquer região, sendo também importantes para a sociedade, quando ajudam a manter o equilíbrio em benefício das gerações futuras. Neste sentido, foram identificadas áreas críticas para conservação da biodiversidade (Figura 8.9). Norman Myer, da Universidade Oxford, e seus colegas identificaram 25 pontos críticos de biodiversidade em todo o mundo que merecem atenção especial. Figura 8.9 Vinte e cinco pontos críticos de biodiversidade foram identificados em todo o mundo. Estas áreas estão recebendo esforços especiais de conservação. Fonte: RICKLEFS (2003). As fronteiras destes pontos críticos correspondem às fronteiras das grandes regiões biogeográficas. Para se qualificar como ponto crítico, uma região deve ter um alto nível de endemismo. Karl Friedrich Philipp von Martius ( ) nasceu em Erlangen, na Baviera (Alemanha). O interesse por botânica surgiu no fim da faculdade de medicina. Tanto que defendeu sua tese de doutorado nessa área e participou de um curso de aperfeiçoamento da Real Academia de Ciências de Munique, na Alemanha. Sua paixão por botânica também se revela na determinação de pesquisar a flora do Brasil em uma viagem recheada de dificuldades. As províncias de Rio de Janeiro, São Paulo, Minas Gerais, Bahia, Maranhão, Pernambuco, Piauí, Pará e Amazonas foram percorridas na maior parte do tempo em lombos de burros ou em canoas, com auxílio de tropeiros e guias nativos. Biodiversidade da caatinga Os primeiros estudos sobre a biodiversidade no semiárido nordestino remontam-se à viagens feitas por George Marcgraf, que em 1638 visita pela primeira vez o Nordeste do Brasil, durante a ocupação holandesa no Recife. Este naturalista holandês de ascendência alemã colheu os primeiros dados sobre flora e fauna brasileiras, direcionadas à Mata Atlântica. Posteriormente o Príncipe Maximilian von Wied ( ) fez sua primeira visita pelo Semiárido, viajou pela costa da Bahia e também no interior, incluindo Vitória da Conquista e Jequié, colhendo, amostras de plantas, registrando as paisagens e costumes da população. Em 1817, chegava ao Brasil uma missão austríaca que trazia a arquiduquesa Leopoldina para se casar com Dom Pedro I. Nessa expedição, vieram também diversos cientistas e artistas europeus, entre eles o jovem botânico alemão de 23 anos Karl Friedrich Philipp von Martius. Seu trabalho durante a viagem renderia a obra Flora brasiliensis, que levou 66 anos para ser concluída e é ainda hoje o mais completo e abrangente levantamento da flora nacional, com espécies catalogadas. von Martius, K. F. P. Fonte: florabrasiliensis. cria.org.br/info?history FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 157

158 A coleção Flora Brasiliensis é uma obra prima no estudo da biodiversidade florística do Brasil e da Caatinga. Fonte: Imagem de Rodrigo Carvalho. Durante cerca de três anos, von Martius percorreu, ao lado do zoólogo alemão Johann Baptiste von Spix ( ), aproximadamente dez mil quilômetros pelo interior do Brasil, recolhendo informações sobre a flora e a sociedade brasileiras. Em 1820, voltaram à Alemanha, onde começaram um esforço de catalogação e publicação do material aqui recolhido. Esse trabalho resultou na obra Reise in Brasilien (Viagem pelo Brasil), concluída pelos cientistas em 1831, além da Flora Brasiliensis, conduzida por von Martius até sua morte, em 1868, e continuada por outros 65 cientistas até a publicação, em A Flora Brasiliensis ainda é a maior obra de flora já feita no mundo, com o maior número de espécies e gêneros descritos. Em seus 15 volumes, subdivididos em 40 partes, estão catalogadas todas as espécies vegetais brasileiras conhecidas na época. A pesar desse começo, ter sido bastante animador, o Bioma Caatinga, entre os biomas brasileiros é hoje um dos menos estudados; mas revela-se muito mais rico em espécies exclusivas de plantas e animais, como peixes, lagartos, aves e mamíferos, do que se imaginava. Conforme salientado pela Profa. Verônica Sampaio (pesquisadora da FAPESP) e também como registra o livro Ecologia e Conservação da Caatinga, desfaz de uma vez por todas a noção de que esse ecossistema é homogêneo, pobre e desinteressante. Como na região mais seca da Caatinga há anos em que chove apenas cerca de 300 mm por ano - seis vezes menos que na Mata Atlântica ou na Amazônia - as plantas e animais adaptaram-se de modo a sobreviver com o mínimo de água, sem por isso perder em beleza ou diversidade. Entre os peixes, pelo menos 25 das 240 espécies identificadas conseguem adiar o nascimento à espera das chuvas: passam a maior parte do tempo na forma de ovos, que só eclodem quando as águas chegam, em algum momento entre fevereiro e maio. Esses peixes - chamados anuais - têm de 5 a 15 cm de comprimento e vivem em lagoas ou poças d água de até 1 m de diâmetro, que secam durante a estiagem. Mas há tempo para criar uma nova geração. Antes de a seca chegar, os machos cortejam as fêmeas e as atraem para o fundo dessas pequenas lagoas, revestidas de lama e areia. Em seguida, dão um mergulho na lama, a fêmea solta os ovos que serão fecundados pelo macho. Durante a estação seca, que pode durar quase um ano, o embrião se desenvolve lentamente dentro do ovo, sem romper a casca. O embrião permanece em uma espécie de hibernação, o que explica o que os sertanejos chamam de peixes de nuvem, por acreditarem que nascem nas nuvens, antes das primeiras chuvas, como se fossem frutos de geração espontânea. Entre as síndromes de dispersão de sementes na Caatinga destaca-se o que é realizado pelas formigas. Desse processo que permite às sementes germinarem longe da plantamãe, evitando a competição por nutrientes, participam pelo menos 18 espécies de formigas e se beneficiam 28 espécies de plantas, entre elas 11 da família das euforbiáceas, a mesma da faveleira (Cnidosculus phyllacanthus), uma árvore cujo fruto, ao amadurecer, abre-se com um estalo e lança as sementes para longe. As formigas, de forma geral, preferem as sementes com um corpo gorduroso, o elaiossomo, que lhes serve de alimento, ao mesmo tempo, que facilita o transporte das sementes, permite serem carregadas a lugares distantes. Formigas como as saúvas (Atta ssp.), as quenquens (Acromyrmex ), as lavapés (Solenosis) e as tocandiras (Odontomachus e Ectatomma ) também comem a polpa dos frutos de cinco tipos de cactos e três espécies da 158 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA

159 família das anacardiáceas, a mesma do umbu (Spondias tuberosa). Elas retiram toda a polpa dos frutos caídos no chão da mata e deixam as sementes completamente limpas. Esse comportamento diminui o ataque de fungos e aumenta as taxas de germinação das sementes. Contrastes A Caatinga não é uma só: existem ao menos seis tipos de composições vegetais distintas - das mais abertas e baixas, com árvores de 1 m de altura, até a fechada, com árvores de 20 m. Por esse mosaico de paisagens se misturam 932 espécies de plantas, das quais um terço é endêmico. Junto a esse endemismo arbóreo, não pode deixar de ser mencionado o grupo das aves. Vivem na Caatinga 510 espécies de aves, quase um terço do total encontrado no país e quase o dobro do levantamento feito em 1965 pelo ornitólogo alemão Helmut Sick. Algumas espécies que durante a estação chuvosa vivem na Caatinga retornam para essas áreas úmidas durante os longos períodos de estiagem. A ararinha azul (Cyanopsitta spixii), por exemplo, costumava deixar a região de Curaçá, na Bahia, e voar quilômetros até os brejos de altitude (matas serranas) para se alimentar quando já não frutificavam o pinhão (Jatropha mollissima), a faveleira ou a baraúna (Schinopsis brasiliensis). Hoje, as ararinhas azuis vivem apenas em zoológicos e criadouros - há apenas 60 exemplares pelo mundo - e a espécie é considerada extinta na natureza: o último exemplar de vida livre foi visto em outubro de Pela importância ecológica, os brejos de altitude estão entre 82 áreas prioritárias para a conservação da Caatinga assim como as dunas do São Francisco, outro espaço igualmente rico em espécies exclusivas (Figura 8.10). As dunas de até 60 metros que se erguem às margens do rio São Francisco, o maior rio perene da região, concentram cerca de um terço das espécies do semiárido, entre elas 16 espécies de lagartos, oito de serpentes, quatro de anfisbenas e uma de anfíbio, exemplos de animais exclusivos dali. Anfisbenas são répteis aparentados das serpentes, sem olhos nem escamas visíveis, também chamados de cobras de duas cabeças ou cobras cegas. Entre os mamíferos, o número total de espécies que vivem na Caatinga saltou de 80 para 143 e o de endêmicas, de três para pelo menos 20, como resultado das pesquisas mais recentes. Sabia-se que só na Caatinga vive o mocó (Kerodon rupestris), um ratão de até 40 cm; o rato bico de lacre (Wiedomys pyrrhorhinos), de 10 a 13 cm, sem contar a longa cauda, que serve de apoio na hora de escalar as árvores; e o tatu bola (Tolypeutes tricinctus), o menor tatu brasileiro, de 22 a 27 cm, que enrola o corpo e fica parecido com uma bola quando se sente ameaçado. A lista dos endêmicos agora inclui o morcego insetívoro Micronycteris sanborni, o marsupial Thylamys karimii, de dorso cinza claro e ventre creme, e um macaco sauá (Callicebus barbarabrownae), descrito com base em material coletado no início do século passado e encontrado recentemente no interior da Bahia. Mesmo assim, segundo especialistas, o endemismo de mamíferos da Caatinga ainda é pelo menos três vezes menor que o da Mata Atlântica ou da Amazônia, em vista da própria extensão de cada ecossistema. Essas descobertas ajudam a desfazer o mito de que a Caatinga é pobre em espécies e fenômenos exclusivos, mostrando que é necessário realizar mais pesquisas e encaminhar mais recursos econômicos, para patrocinar esses estudos e preservar o que temos nesse bioma, antes de ter só que lamentar o desaparecimento das espécies. FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA 159

160 Figura 8.10 Biodiversidade da Caatinga: 82 áreas são consideradas prioritárias para a proteção e conservação das espécies, visto ser a maioria, endêmica. Fonte: BIODIVERSITAS (2000). Dispersão Nome dado aos mecanismos ou meios utilizados pelas plantas para atingir novos locais. UNIDADES DE DISPERSÃO ou DIÁSPOROS: sementes, frutos, planta inteira (Tillandsia usneoides), ou partes da planta. AGENTES DE DISPERSÃO: 1. ANIMAIS (zoocoria): - endozoocoria - ingestão e posterior liberação do diásporo. - sinzoocoria - diásporos carregados deliberadamente. - epizoocoria - diásporos carregados acidentalmente. 1A. Répteis (SAUROZOOCORIA): Ex.: Jacarés e iguanas comem, no mangue, frutos de Annona glabra, realizando a dispersão. Os répteis são sensíveis às cores laranja e vermelho e têm olfato desenvolvido. 160 FUNDAMENTOS EM ECOLOGIA