Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil Ciências do Ambiente Aula 03 Ecossistema, populações e comunidades Profª Heloise G. Knapik 1
Objetivos da Aula: Revisão de conceitos Dinâmica Populacional Estrutura e Função dos Ecossistemas Fluxo de Energia e Matéria
Atmosfera Biosfera Litosfera Hidrosfera
Ecossistema Comunidades bióticas Fatores abióticos Área Fluxo de energia Estrutura trófica Diversidade biológica Ciclagem de materiais entre as partes vivas e não vivas.
Ecossistema -Exemplos Ecossistemas naturais: Terrestres: florestas, desertos, campos, Mata Atlântica Aquáticos: Oceano antártico, rios tropicais, lagos Ecossistemas artificiais (criados pelo homem): Reservatórios, lagoas de estabilização, plantações
Ecossistema Nível de organização (e não como uma unidade delimitada espacialmente) São dotados de autorregulação e capazes de resistir, até um certo limite, às modificações do meio e de densidades populacionais
Por quê estudar o meio ambiente e os efeitos bióticos é relevante?? Quais os efeitos em humanos (p. ex., doenças infecciosas)? Quais os impactos no ambiente (p. ex., introdução de novas espécies)? Quais os impactos causados por humanos (p. ex., extinção de espécies)? Qual os mecanismos de recuperação (p. ex., decomposição de produtos tóxicos)? Como utilizar no tratamento de ar, água e solo contaminados?
Autótrofos são os produtores possuem a capacidade de produzir o seu próprio alimento via fotossíntese ou quimiossíntese Autótrofos fotossintetizantes Transformam energia luminosa e CO2 em energia química (Todas as plantas e algumas algas) Autótrofos quimiossintetizantes Convertem compostos inorgânicos, CO2 e água em energia química (bactérias) Heterótrofos são os consumidores - seres incapazes de produzir o seu próprio alimento buscam energia se alimentando de outros seres vivos (cadeia alimentar)
Fotossíntese: Respiração
Estrutura e Função dos Ecossistemas O amadurecimento dos ecossistemas é acompanhado por aumento em biomassa e em número de espécies O sistema maduro caracteriza-se por maior estabilidade em comparação com o imaturo.
Biomas São grandes regiões que apresentam características distintas, que propicia o desenvolvimento de espécies adaptadas às condições locais Os biomas distribuem-se na superfície terrestre, basicamente, em função da latitude A distribuição, além de outros fatores, é devida à variação do clima (temperatura e precipitação).
Biomas aquáticos Água doce Concentração de sais < 0,5 g/l Lóticos: rios, nascentes e corredeiras Lênticos: lagos e pântanos Água salgada Concentração de sais > 0,5 g/l Oceanos: concentração de sais de 35 g/l Estuários: concentração de sais entre 0,5 e 35 g/l
Biomas aquáticos Salinidade: Fator condicionante na distribuição dos seres aquáticos (equilíbrio osmótico com o meio) Três categorias de seres aquáticos: função do seu modo de vida Plânctons Bentos Néctons
Biomas terrestres Tundra Florestas de coníferas Florestas temperadas Florestas tropicais Campos Desertos
Biomas Fatores limitantes: Biomas terrestres: Água Biomas aquáticos: Luz Oxigênio Organismos: Biomas terrestres: Maior biomassa vegetal Esqueletos mais rígidos Biomas aquáticos: Maiores cadeias alimentares
Dinâmica Populacional
Fatores Limitantes Limite mínimo de tolerância Limite máximo de tolerância Alta Ótimo Baixa Organismos ausentes Organismos em abundância Organismos ausentes Baixa Média Alta
Sucessão Ecológica Processo natural de evolução, com diversificação das espécies e a estabilização. À medida que se avança na sucessão ecológica, diminui-se a produtividade líquida do sistema.
Interações populacionais Tipo de interação População 1 2 Natureza geral da interação Neutralismo 0 0 Nenhuma pop. afeta a outra Competição: tipo interferência direta - - Inibição direta de cada espécie pela outra Competição: tipo utilização de recursos - - Inibição indireta quando o recurso comum está limitado Alelopatia - 0 Pop 1 inibida / Pop 2 não afetada Parasitismo + - Pop 1 (parasita) geralmente menor que a 2 (hospedeira) Predação (incluindo herbivoria) + - Pop 1 (predador) geralmente menor que a 2 (presa) Comensalismo + 0 Pop 1 (comensal) é beneficiada, enquanto a 2 (hospedeiro) não é afetada Protocooperação + + Interação não obrigatória favorável às duas pops. Mutualismo + + Interação obrigatória favorável às duas pops.
Estudo de caso: os lobos de Yellowstone
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Estudo de caso: os lobos de Yellowstone Para saber mais: https://www.youtube.com/watch?v=nw5ztscncyk
Fluxo de Energia Fluxo de Matéria
Cadeia Alimentar Cadeia alimentar: Caminho seguido pela energia no ecossistema, desde os vegetais fotossintetizantes, até os consumidores e decompositores.
Cadeia Alimentar Nível Trófico: É o nível alimentar segundo a ordem de fluxo de energia, no qual ocorrem processos de transporte de energia e de matéria de um organismos a outro.
Cadeia Alimentar Perda na forma de calor Produtores Consumidores Primários (herbívoros) Consumidores Secundários (carnívoros) Consumidores Terciários (carnívoros superiores) Decompositores e detritívoros Esquema de cadeia alimentar: transferência de energia entre os níveis tróficos e a perda na forma de calor. Os decompositores e os detritívoros atuam em todos os níveis tróficos, na matéria morta ou excretada.
Cadeia Alimentar Teia Alimentar 2ª Lei da Termodinâmica: perda de energia de um nível trófico ao seguinte Perda energética: De 60 a 98% da energia é perdida entre um nível e outro Eficiência ecológica: % restante é transferida na forma de biomassa ao nível trófico seguinte
Fluxo de Energia O fluxo de energia é unidirecional e diminui gradativamente de um nível trófico para outro Energia assimilada pode ser utilizada para: Respiração Produção primária Crescimento Armazenamento Excreção
Produtividade Primária Taxa de conversão da energia solar em substâncias orgânicas pelos organismos fotossintetizantes por unidade de área e/ou tempo. Unidades de energia: J/m².dia Unidade de matéria: kg/ha.ano
Produtividade Primária Produtividade primária bruta (PPB): É a fixação total de energia, através da fotossíntese, na forma de biomassa (quantidade de matéria viva que existe em um ecossistema) Produtividade primária líquida (PPL): Biomassa disponível para o nível trófico seguinte (parte da PPB é utilizada na respiração e demais funções básicas do organismo)
Produtividade Primária PPB Produtividade primária bruta Fotossíntese Produtor PPL = PPB-R R Respiração PPL Produtividade primária líquida Unidades de energia: J/m².dia Unidade de matéria: kg/ha.ano
Produtividade Primária Líquida (PPL) Variação da PPL em diferentes ecossistemas: Diferenças nas taxas de insolação Temperatura Quantidade de chuvas Disponibilidade de luz Disponibilidade de nutrientes Variação da PPL em um mesmo ecossistema: Idade dos indivíduos Estação do ano
Produtividade Primária Líquida (PPL) Variação da produtividade primária líquida em função dos ecossistemas Ambiente Terrestre Produtividade primária (gc/m².ano) Deserto 0-370 Campos 72-438 Savana temperada 68-785 Floresta temperada mista 231-1066 Floresta temperada decídua 81-978 Florsta temperada perene 322-1001 Floresta tropical decídua 323-1398 Floresta tropical perene 170-3150
Produtividade Primária Líquida (PPL) Variação da produtividade primária líquida em função dos ecossistemas Ambiente Aquático Produção primária fitoplanctônica (mgc/m³.h) Rio Amazonas e tributários 1-20 Estuário de Cananéia (zona costeira) 54-206 Baía das Pedras (Pantanal) 0-4530
Produtividade Produtividade primária Produtividade secundária Produtividade terciária
Produtividade Biomassa: Massa de organismos por área (ton/ha ou J/m²) Produtividade Primária Produção de biomassa por unidade de área e tempo (ton/ha.ano ou J/m².ano) Organismos produtores taxa de conversão de energia solar através da fotossíntese em biomassa Bruta Taxa total de produção Líquida Parcela disponível para o nível trófico seguinte Secundária Organismos consumidores (primários) quantidade de matéria orgânica produzida pelos herbívoros
Fluxo de Energia Plantas: gastam de 15 a 70% da energia que produzem para sua própria manutenção Animais: são mais ativos (locomoção) e gastam de 85 a 90% da energia assimilada para sua manutenção
O fluxo de energia é unidirecional e diminui gradativamente de um nível trófico para outro
O que ocorre quando um poluente entra na cadeia alimentar no nível dos produtores? O mesmo pode ser degradado pelos processos naturais ou metabólicos Ou, sua concentração irá aumentar à medida que se avança na cadeia alimentar
Bioconcentração: Bioacumulação: Absorção direta de um composto químico por um organismo. Acumulação de compostos químicos tanto pela exposição à água contaminada (bioconcentração) quanto por ingestão no próximo nível trófico.
Bioacumulação (amplificação ou magnificação biológica): Ocorre em função de três fatores: É necessário um grande número de elementos do nível trófico anterior para alimentar um determinado elemento do nível trófico seguinte Poluentes recalcitrantes ou de difícil degradação Poluente lipossolúvel (organismos com alto conteúdo lipídico (gordura) tendem a ter um maior fator de bioacumulação)
Bioacumulação (amplificação ou magnificação biológica): Exemplos de poluentes: Pesticidas (DDT) Compostos orgânicos (PCB s bifelina policlorada) Metais pesados mercúrio, arsênio, chumbo e cádmio Exemplo de caso: Desastre de Minamata (Japão): consumo de peixes contaminados com mercúrio
Bioacumulação (amplificação ou magnificação biológica):
Bioacumulação (amplificação ou magnificação biológica):
Qual a implicação do fenômeno da amplificação biológica nos dias atuais? Diferentes produtos sabemos como eles degradam no meio ambiente? Como são absorvidos ou assimilados? Como identificar, remover ou estabilizar esses produtos?
1. Forma mineral para orgânica 2. Dos seres autótrofos para os heterótrofos 3. Dos autótrofos ou heterótrofos para os decompositores 4. Da forma orgânica para a mineral
Apresentação de Seminário Grupo de 4 a 5 alunos (máximo de 10 grupos) Repassar os nomes dos alunos de cada grupo na próxima aula Escolher um Bioma por grupo (diferente!) Apresentação de 10 minutos (presença de todos os integrantes do grupo) Objetivos: apresentar as principais características, importância, propriedades, localização e % relativos, fragilidades, fatores limitantes, exemplos de diversidade biológica, etc. Os temas apresentados serão potenciais conteúdos da primeira avaliação.