Prof. André Araujo - Biologia Capítulo 1.1 A diversidade da vida O planeta Terra pode ser dividido em Litosfera (parte Sólida), Hidrosfera (parte Líquida) e Atmosfera (Gases que envolvem a Terra). A vida pode ser encontrada na fina camada da superficial (cerca de 20 Km) que corresponde a crosta terrestre, aos oceanos, rios e lagos e as coleções de água subterrânea. Neste espaço encontramos as mais de 10 milhões de espécies de seres vivos do planeta. Biosfera: Conjunto de todos os espaços ocupados pela vida; Ecossistema: Divisão da biosfera, onde os seres vivos e os componentes não vivos interagem entre si. Fatores bióticos: São todos os seres vivos de um ecossistema; Fatores abióticos: São os componentes físicos e químicos essenciais a manutenção da vida nos ecossistemas; Biótopo: conjunto de fatores abióticos que caracterizam um ecossistema ou bioma; Comunidade (Biocenose ou Bióta): Conjunto de todos os seres vivos de um mesmo ecossistema; Espécie: conjunto de seres vivos que podem cruzarem entre sí e originando descendentes férteis; População: conjunto de indivíduos de uma mesma espécie que ocupam um ecossistema determinado em um certo intervalo de tempo. Biodiversidade, a vida em interação Estrutura biótica: Organização básica de qualquer ecossistema, onde certos seres vivos (plantas, algas e alguns microrganismos) captam a energia luminosa e a transformam em energia química (compostos orgânicos) pela fotossíntese (em geral). Esses seres são os produtores, encontrados na base da pirâmide alimentar e, a energia por eles armazenada serve para alimentação própria, assim como para alimentação de outros seres. São, portanto, seres denominados autotróficos. Nem todos os seres autotróficos são fotossintetizantes, outros produtores podem ser quimiossintetizantes, ou seja, produzem matéria orgânica não pela fotossíntese, mas por um processo químico denominado quimiossíntese (como alguns seres encontrados nos leitos dos oceanos). Os animais, em geral, são seres que não apresentam a capacidade de realização de fotossíntese ou quimiossíntese, necessitando obter matéria orgânica pela alimentação, sendo assim, são consumidores que podem ocupar diferentes níveis nas cadeias e teias alimentares.
Ao final do ciclo da vida, no fim da cadeia alimentar, encontramos os seres decompositores (fungos e bactérias) que se alimentam de restos de seres vivos, organismos mortos ou resíduos corporais e decompõem a matéria orgânica em nutrientes inorgânicos. Os consumidores e os decompositores são organismos heterotróficos, ou seja, que se alimentam de outros seres, não produzindo seu próprio alimento. Os produtores, consumidores e decompositores participam do ciclo de matéria e de energia na natureza. O local onde cada espécie está adaptada no ecossistema chama-se hábitat, determinando assim as condições de existência, sobrevivência e reprodução de cada espécie. O conjunto de relações alimentares, obtenção de abrigo e local para reprodução é denominado nicho ecológico. Biodiversidade é a diversidade de seres encontrados em um ecossistema A unidade da vida A unidade básica da vida, a menor estrutura viva de um organismo, é a célula. Um ser pode ser formado por uma única célula, denominado unicelular (bactérias, protozoários, alguns fungos e algumas algas) ou por um conjunto de células diversos, denominado multicelular ou pluricelular (algumas algas, alguns fungos, animais e plantas). A célula é composta por algumas microestruturas fundamentais, das quais podemos destacar: Membrana plasmática: com função de proteção e regulação do que entra e sai da célula. É uma estrutura muito delgada que recobre a célula. Citoplasma: substância que preenche a célula, fluido de aparência gelatinosa, rico em moléculas orgânicas e organelas, presente no interior das células e que circunda o núcleo; Núcleo: Local onde encontramos o DNA e proteínas, é responsável por determinar o funcionamento de cada célula: Organelas: estruturas presentes no citoplasma com funções distintas como a mitocôndria responsável pela respiração celular, o reticulo endoplasmático rugoso, responsável pela síntese de proteínas, entre outros. Obs.: Algumas células primitivas, como as bactérias, não apresentam separação entre o núcleo e o citoplasma, pois não apresentam a cariotéca (membrana nuclear) sendo denominadas de células procarióticas, já as células que possuem esta separação do núcleo recebem o nome de eucariontes. Níveis de Organização Cada organismo segue um certo nível de organização, partindo do átomo até a biosfera, ficando assim hierarquizado:
Átomo molécula organóide célula tecido órgão sistema organismo população comunidade ecossistema biosfera. Se o organismo for unicelular ocorre um salto entre célula e organismo, pois não encontraremos formação de tecidos, órgãos ou sistemas, poderemos encontrar a junção de vários organismos formando uma colônia, o que não caracteriza um tecido. A manutenção da vida Todo organismo vivo depende de fenômenos físicos e químicos para manter-se vivo, exercendo para isso uma intensa atividade intracelular chamada metabolismo, o que envolve a obtenção e transformação de energia. O metabolismo compreende duas etapas, o anabolismo (processo de produção de moléculas complexas através da transformação de moléculas mais simples) e o catabolismo (processo que possibilita a quebra de moléculas complexas em moléculas menores, com liberação de energia). Os processos físicos, como a mastigação, a deglutição, entre outros não alteram a composição química da matéria. Os processos químicos (metabolismo) podem ocorrer em presença de Oxigênio (Aeróbio) ou na ausência deste (Anaeróbio). O equilíbrio dinâmico de um organismo é a capacidade deste manter o equilíbrio entre o meio intracelular e o líquido que circunda as células, permitindo ao organismo ajustar-se as mudanças do ambiente. Este fenômeno recebe o nome de homeostase. A produção de energia fundamental da vida depende da captação da energia solar pelos organismos fotossintetizantes. A partir daí a energia segue um fluxo linear, não sendo reciclada, diferentemente da matéria que tem um ciclo regenerativo. Material genético, um projeto de vida A síntese de proteínas e todas as reações químicas realizadas pela célula dependem das informações contidas no material genético (DNA), porém a determinação das características de um indivíduo não dependem somente dos seus códigos genéticos, mas também da interação com o meio onde vivem e as influências ambientais, por exemplo a cor da pele, que apesar de ser determinada por condição genética também sofre influencia da exposição ao sol. Os seres que se reproduzem sexualmente transmitem suas características a seus descendentes pelas células sexuais, que contém metade de sua carga genética e funde-se a de seu parceiro, formando novamente um par capaz de determinas as características corporais. Capítulo 1.2 A continuidade da vida
A reprodução dos seres garante a continuidade da vida e das espécies, pois gerem indivíduos semelhantes. A diversidade da vida ocorre, pois os descendentes podem apresentar características distintas entre si e seus antecedentes, dependendo do modo de reprodução. A reprodução assexuada gera descendentes idênticos aos antecedentes, ocorrendo por bipartição, regeneração e brotamento, já a reprodução sexuada ocorre pela junção dos gametas masculino e feminino (cada qual com metade da carga genética de seus pais). A reprodução sexuada gera maior variabilidade genética, gerando assim uma maior diversidade biológica, o que garante uma maior probabilidade de sobrevivência da espécie diante das mudanças ambientais. Evolução e mudanças Os seres vivos passam por processos de mudanças e adaptações chamado evolução, pois as espécies modificam-se com o tempo, ocorrendo de modo gradual e contínuo, podendo originar novas espécies Características gerais dos seres vivos As propriedades dos seres vivos são caracterizadas por uma série de propriedades que determinam a vida, das quais destacamos: Composição química; Organização celular; Metabolismo e homeostase; Correlação entre forma e função; Excitabilidade; Movimento; Reprodução e hereditariedade; Desenvolvimento; Crescimento; Evolução e adaptação Capítulo 1.3 Caminhos da energia e da matéria A matéria apresenta um caminho em ciclo, pois a transformação de matéria inorgânica em matéria orgânica realizada pelos organismos produtores, após a transmissão desta matéria por todos os níveis tróficos da cadeia e da teia alimentar, culminará na decomposição da matéria orgânica em inorgânica. A energia fornecida pela alimentação tem sua origem na energia solar e, segue um fluxo unidirecional, ou seja, a energia partilhada na cadeia alimentar jamais poderá ser reciclada. Adaptação e tolerância
Um organismo tem capacidade de adaptar-se ao ambiente onde vive até um certo nível de tolerância, o qual é determinado por cada tipo de organismo, por exemplo o ser humano pode adaptar-se a um ambiente com escassez de alimento, podendo passar vários dias sem alimentarse, dependendo de quanta energia tenha acumulada em forma de gordura (limite de tolerância). Níveis Tróficos Uma cadeia alimentar apresenta diferentes níveis tróficos, dependendo de quantos membros participem desta cadeia, iniciando sempre pelo produtor, passando para o consumidor primário (pode ser um herbívoro ou onívoro), seguindo por consumidor secundário, terciário e, assim sucessivamente, até terminar com o decompositor. Capítulo 1.4 Cadeias e teias alimentares Cadeia alimentar
Cascata trófica De forma geral, o conceito de cascata trófica pode ser definido como o efeito indireto que um nível trófico exerce em demais níveis tróficos através do efeito direto em níveis tróficos intermediários. Essa definição contempla tanto o mecanismo de cascata trófica ascendente (Bottom-Up), ou seja, quando um nível trófico na base da cadeia trófica afeta de forma indireta um nível trófico superior, ou o mecanismo descendente (Top-Down), onde um predador afeta um nível trófico basal através do consumo direto de um nível trófico intermediário Magnificação trófica Magnificação trófica é um fenômeno que ocorre quando há acúmulo progressivamente maior de uma substância tóxica de um nível trófico para outro ao longo da cadeia alimentar por causa da redução da biomassa. Desse modo os consumidores apresentam maior concentração dos produtos tóxicos que os produtores. Pirâmides ecológicas
Pirâmides ecológicas são as representações gráficas da estrutura trófica de um ecossistema. Na base dessas representações, há os produtores, seguidos dos consumidores primários, secundários, terciários e assim sucessivamente. As pirâmides ecológicas podem ser de três tipos: número, biomassa e energia. Pirâmide de números: representa a quantidade de indivíduos em cada nível trófico; Pirâmide de biomassa: representa a quantidade de matéria contida em cada nível trófico; Pirâmide de energia: representa o fluxo de energia acumulada em cada nível. Produtividade É a quantidade de matéria orgânica fixada pelos organismos de certo nível trófico. Produtividade primária bruta: é a quantidade de matéria orgânica sintetizada pelos produtores, em certo intervalo de tempo. Produtividade primária líquida: é o saldo de matéria orgânica produzida, tendo descontado a matéria consumida pelo próprio organismo produtor.