Ecologia Tiago Vianna
O que é Ecologia? É a parte da Biologia que estuda as relações dos seres vivos entre si e com o ambiente.
Espécie População Comunidade Fatores Abióticos Ecossistema Biosfera Hábitat Nicho Ecológico Conceitos Básicos
Níveis de Organização Célula Indivíduo Espécie População Comunidade Ecossistema Biosfera
Espécie Conceito: Indivíduos morfologicamente semelhantes que são capazes de se cruzar e gerar descendentes férteis.
População Indivíduo da mesma espécie presentes em uma mesma área. Ex.: população humana na Praça 7.
Comunidade Indivíduos de diferentes espécies presentes em uma área. Ex.: animais presentes em num jardim
Fatores Abióticos São elementos presentes na natureza que não possuem ou possuíram vida. Ex.: luz, umidade, temperatura, água, pedras, etc.
Ecossistema Relação que ocorre entre a comunidade e os fatores abióticos. Podem ser pequenos (cavidade bucal) ou enormes (floresta amazônica).
Biosfera O maior ecossistema da Terra, parte vida do planeta.
Habitat Endereço do indivíduo. Local onde sempre podemos encontrar certa espécie. Ex.: Lombriga intestino de crianças. Escorpião locais desertos e cheios de pedras
Nicho Ecológico Papel que o indivíduo desempenha na natureza. Profissão do indivíduo.
Estudo do ecossistema Por meio das relações alimentares Estudo do fluxo de energia Estudo do ciclo de matéria Estudo da posição relativa dos organismos
Níveis Tróficos Grupo de todos os seres vivos que apresentam o mesmo tipo de nutrição. http://www.colegiosaofrancisco.com.br
Níveis Tróficos Produtores Consumidores: Primário Secundário Terciário Quaternário Decompositores http://www.herbario.com.br/cie/ecol/eco_te3.jpg
Cadeia e Teia alimentar Modo de representação das relações alimentares entre os seres vivos
Cadeia alimentar capim boi homem Encadeamento de organismo unidirecional!
Teia alimentar
Teia alimentar Conjunto de teias. Multidirecional Um organismo pode alocar-se em mais de um nível
Fluxo de Energia no Ecossistema Fluxo unidirecional Origem no Sol Importância dos produtores - Energia luminosa energia química
Ciclo da Matéria no Ecossistema Ciclo!!! Importância dos produtores e dos decompositores: orgânica inorgânica http://www.mesologia.hpg.ig.com. br
Pirâmides Formas de representar quantitativamente as relações alimentares. Esquema gráfico da transferência de matéria e energia nos ecossistemas. Perda de matéria e energia em cada nível trófico, na forma de CALOR. Tipos: Números, Biomassa e Energia.
Sol Energia Solar CALOR Produtores Energia Química CALOR Consumidores Primários Energia Química CALOR Consumidores Secundários Energia Química CALOR Há perda de energia!! Decompositores
Pirâmide de energia Cada barra representa a energia retida no nível trófico durante um certo período de tempo. Nunca é invertida
Pirâmide de biomassa Cada barra expressa a quantidade de biomassa presente naquele nível. Inverte nos ecossistemas aquáticos devido à alta produtividade do fitoplâncton.
Pirâmide de número Cada barra representa o número de indivíduos. Invertida nos casos de parasitismo ou pragas. 1 criança 4,5 bezerros 2.10 7 pés de alfafa
Por que os decompositores normalmente não aparecem nas pirâmides? Os decompositores são organismos que apresentam uma posição ambígua, de fechamento do ciclo. Relacionam-se com todos os níveis.
Relações Ecológicas Os seres vivos de diferentes espécies, além de interagirem com o meio abiótico em que vivem, também se interagem com os outros seres vivos presentes num mesmo local. Essa interação entre os seres vivos é chamada de relação ecológica.
Relações Harmônicas Harmônicas intra-específicas: Colônia Sociedade Harmônicas interespecíficas: Protocooperação Mutualismo Comensalismo (típico, inquilinismo e epifitismo)
Colônia (+,+) Associações entre indivíduos da mesma espécie que formam um conjunto funcional integrado, onde todos os indivíduos estão unidos anatomicamente. Ex: algas, bactérias, caravelas.
COLÔNIA Relações harmônicas intra-específicas - indivíduos ligados fisicamente entre si corais, esponjas, bactérias, etc. Zoantídeo - Palythoa, Abrolhos - Ba Foto: Léo Dutra Caravelas - Physalia http://www.cpgg.ufba.br/~asn/recifes.htm em 03/03/05
-Colônia
Sociedade (+,+) Grupos de organismos de mesma espécie onde pode-ser observar nítida divisão de trabalho. Os indivíduos são unidos anatomicamente e apresentam diferenças morfológicas nítidas. Ex.: formigas, abelhas, vespas, cupins
SOCIEDADE São agrupamentos de indivíduos da mesma espécie que têm plena capacidade de vida isolada mas preferem viver na coletividade. Os indivíduos de uma sociedade têm independência física uns dos outros. Insetos sociais:abelhas, cupins e formigas. RELAÇÕES ECOLÓGICAS COLÔNIA Agrupamento de indivíduos da mesma espécie que revelam profundo grau de interdependência e se mostram ligados uns aos outros, sendo-lhes impossível a vida quando isolados do conjuntos, podendo ou não ocorrer divisão do trabalho.
Mutualismo (+,+) Traz benefícios para ambas as espécies. É uma relação obrigatória, caso os indivíduos sejam separados, ambos morrem. Ex.: liquens, micorrizas, ruminantes e bactérias que degradam celulose.
Mutualismo (+,+) RELAÇÕES ECOLÓGICAS HARMÔNICAS Traz benefícios para ambas as espécies. É uma relação obrigatória, caso os indivíduos sejam separados, ambos morrem. Ex: Líquens, micorrizas, tubo digestivo de ruminantes, bactérias e raízes de leguminosas, protozoários e Cupins. Protocooperação (+,+) Traz benefícios para ambas as espécies. É uma relação não obrigatória. Ex: Caranguejo-eremita, pássaro-palito e crocodilo, anu e gado, insetos polinizadores.
Comensalismo (+,0) Apenas um dos indivíduos se beneficia e o outro nem se prejudica, nem se beneficia. O comensalismo é dividido em: Comensalismo típico quando uma espécie se alimenta dos restos alimentares deixados por um individuo de outra espécie. Ex.: leão e hiena
Comensalismo (+,0) Inquilinismo (epifitismo): quando uma espécie usa outra como moradia. Ex.: bromélias, orquídeas e plantas suporte. Forésia: quando uma espécie usa outra como meio de transporte. Ex.: rêmora e tubarão.
RELAÇÕES ECOLÓGICAS HARMÔNICAS Inquilinismo Associação em que apenas uma espécie (inquilino) se beneficia, procurando abrigo ou suporte no corpo de outra espécie (hospedeiro), sem prejudicá-lo. Ex: Pepino-do-mar As epífitas são plantas que crescem sobre outras plantas sem parasitá-las, usando-as apenas como suporte. Ex.: as orquídeas e as bromélias. Comensalismo É uma associação em que uma das espécies a comensal é beneficiada, sem causar benefício ou prejuízo ao outro (não-comensal). Ex:Tubarão e rêmora
Relações Desarmônicas Desarmônicas intra-específicas: Competição intra-específica Canibalismo Harmônicas interespecíficas: Competição interespecífica Predatismo Parasitismo Amensalismo
Competição intra-específica Indivíduos de mesma espécie precisam dos mesmos recursos (água, alimento, território, acasalamento) do meio. Isso gera uma competição intra-específica.
Competição Interespecífica Indivíduos de espécies diferentes precisam dos mesmos recursos (água, alimento, território) do meio. Isso gera uma competição interespecífica. Ex.: duas espécies de pássaros que usem o mesmo tipo de local para fazer seus ninhos competem no aspecto reprodutivo.
Canibalismo (+,-) Quando um indivíduo de uma espécie mata e se alimenta de um individuo da mesma espécie. Ex.: viúva negra.
Amensalismo (+,-) Os indivíduos de uma espécie eliminam para o meio substancias que prejudicam o crescimento ou a reprodução de outras espécies do habitat. Ex.: alguns fungos eliminam substancias (antibióticos) que matam bactérias. O eucalipto libera pelas raízes substancias que impedem a germinação de sementes ao redor.
AMENSALISMO algas protistas (pirrófitas) de cor avermelhada e produtoras de substâncias altamente tóxicas apresentam intensa proliferação, formando enormes manchas vermelhas no oceano. Com isso, a concentração dessas substâncias tóxicas aumenta, provocando maré vermelha. "Maré vermelha" composta por Noctiluca sp. (foto: Peter Franks; www.redtide.whoi.edu/hab/rt photos/rtphotos.html). Em 03/03/04
RELAÇÕES ECOLÓGICAS DESARMÔNICAS PARASITISMO O parasitismo é caracterizado pela espécie que se instala no corpo de outra, dela retirando matéria para a sua nutrição e causando-lhe, em conseqüência, danos cuja gravidade pode ser muito variável, desde pequenos distúrbios até a própria morte do indivíduo parasitado. Relação Hospedeiro/Parasita. PREDATISMO O predatismo é o ato de um animal capturar outro para alimentar-se. O predador e a presa pertencem a espécies diferentes. Os predadores são geralmente maiores e menos numerosos que suas presas, sendo exemplificados pelos animais carnívoros. Relação Presa/Predador.
Predatismo (+,-) Quando um indivíduo de uma espécie mata e se alimenta de um individuo de outra espécie. Predador quem mata para se alimentar Presa que morre Ex.: leão e veado.
Parasitismo (+,-) Quando um indivíduo de uma espécie se alimenta de um individuo de outra espécie sem mata-lo (pelo menos essa não é sua intenção, uma vez que se o hospedeiro morre o parasita geralmente morre também. Parasita quem se alimenta Hospedeiro quem serve de alimento
Parasitismo (+,-) Ectoparasitas vivem na superfície externa do corpo do hospedeiro. Ex.: piolhos, carrapatos. Endoparasitas vivem no interior do hospedeiro. Ex.: lombriga, solitária
parasitas HOLOPARASITAS HEMIPARASITAS Fotos de autoria de Ramon Junior e Renato Andrade, extraído de http://www.nucleodeaprendizagem.com.br/botanica2.htm em 05/03
RELAÇÕES ECOLÓGICAS DESARMÔNICAS AMENSALISMO (antibiose) Relação na qual uma espécie bloqueia o crescimento ou a reprodução de outra espécie, denominada amensal, através da liberação de substâncias tóxicas. É a relação em que um dos seres é prejudicado sem que disso resulte benefícios para o outro. Ex: maré vermelha, antibióticos, etc. Prejuízo para a espécie inibida, com ou sem benefício para a espécie inibidora. COMPETIÇÃO Prejuízo para ambas as espécies.
Princípio de Gause (Princípio da exclusão competitiva) O Princípio de Gause diz respeito ao processo de competição inter-específica que acontece quando duas espécies diferentes habitam um mesmo ambiente e têm nichos muito semelhantes. Assim duas espécies não podem ocupar um mesmo nicho por muito tempo, uma delas irá sempre prevalecer, pois é mais adaptada àquele habitat. P r i n c í p i o d e G a u s e Espécies separadas Espécies juntas
ESTRATÉGIAS DE DISFARCE Mimetismo imitar outros seres vivos, obtendo vantagens com essa semelhança Nem todos os animais miméticos procuram se esconder. Assumindo a cor ou aparência de animais perigosos.
CAMUFLAGEM - envolve a semelhança de cor ou de forma entre o ser vivo e o ambiente Do mesmo modo que o camaleão, ele pode mudar de cor e seu olhos saltados podem mover-se independentemente um do outro.
Dinâmica de Populações
Dinâmica de Populações População: qualquer grupo de organismos de mesma espécie (ou outros grupos denro dos quais os indivíduos podem intercambiar a informação genética).
Dinâmica de comunidades e populações Incluir as dimensões espaço e tempo nas relações entre os seres vivos e o ambiente.
Dinâmica de populações Relembrar conceito: população Tópicos para caracterizar uma população - parâmetros
A População - parâmetros 1) Tamanho populacional 2) Densidade 3) Taxa de crescimento 4) Taxa de mortalidade 5) Taxa de natalidade 6) Distribuição etária (pirâmide de idade) 7) Fecundidade 8) Potencial biótico (crescimento exponencial) 9) Curva de crescimento
Densidade Tamanho da população em relação a alguma unidade de espaço. Número de indivíduos ou biomassa da população, por unidade de área ou de volume.
Dinâmica de populações natalidade imigração Densidade populacional mortalidade emigração
Exemplos de como expressar densidades populacionais 200 árvores por hectare 5 milhões de diatomáceas por m 3 de água 200 kg de peixes por hectare de superfície aquática
Métodos de avaliação da densidade de populações Censo total Amostragem por "quadrados" Marcação e recaptura
A População - parâmetros 1) Tamanho populacional 2) Densidade 3) Taxas de crescimento TEMPO!! a) Número de novos indivíduos que aparecem num determinado tempo. 4) Taxa de mortalidade 5) Taxa de natalidade 6) Distribuição etária (pirâmide de idade) 7) Fecundidade 8) Potencial biótico (crescimento exponencial) 9) Curva de crescimento
A População - parâmetros 1) Tamanho populacional 2) Densidade 3) Taxas de crescimento 4) Taxa de mortalidade a) Número de mortos num determinado tempo. 5) Taxa de natalidade 6) Distribuição etária (pirâmide de idade) 7) Fecundidade 8) Potencial biótico (crescimento exponencial) 9) Curva de crescimento
Mortalidade Morte de indivíduos em um população Equivalente à taxa de óbitos na demografia humana
Natalidade Capacidade de uma população aumentar. Taxa de natalidade = taxa de nascimento (demografia). Engloba a produção de novos indivíduos seja qual for o processo: nascimento, eclosão, germinação ou divisão.
Taxas de natalidade Bruta: divisão entre o número de novos indivíduos em 1 ano e a metade do tempo n = 50
A População - parâmetros 1) Tamanho populacional 2) Densidade 3) Taxas de crescimento 4) Taxa de mortalidade 5) Taxa de natalidade 6) Distribuição etária (pirâmide de idade) 7) Fecundidade 8) Potencial biótico (crescimento exponencial) Potencial reprodutivo da espécie. Se uma população não apresenta limitações ambientais Ela tende a crescer exponencialmente. 1 gera 2 que gera 4 que gera 8 que gera 16... 9) Curva de crescimento
A População - parâmetros 1) Tamanho populacional 2) Densidade 3) Taxas de crescimento 4) Taxa de mortalidade 5) Taxa de natalidade 6) Distribuição etária (pirâmide de idade) 7) Fecundidade 8) Potencial biótico (crescimento exponencial) 9) Curva de crescimento Crescimento observado. Sempre aquém do potencial, devido as limitações ambientais.
Resistência do meio Conjunto de fatores ambientais que limitam o crescimento populacional. Exemplos: competição (inter e) intra-específicas. alimento espaço poluição excretas.
Resistência do meio a) b)
Crescimento das Populações DAJOZ, 1983
Oscilação Cíclica ODUM, 1988
Outros exemplos Flora intestinal Controle biológico Extinção de espécies...
Atributos básicos (características) de uma população Densidade Crescimento populacional Natalidade/Mortalidade Dispersão Distribuição etária
Crescimento Populacional Taxa de crescimento bruto (por período) Taxa de crescimento relativo (pela população inicial
PAULINO, 1989
Curvas de Sobrevivência DAJOZ, 1983
Curvas de Sobrevivência Curva altamente convexa (quando a mortalidade populacional é baixa até próximo do final da duração da vida). Curva altamente côncava (quando a mortalidade é alta durante os estágios iniciais da vida). Reta diagonal (quando o coeficiente de mortalidade permanece constante durante toda a duração da vida
Distribuição etária Três idades ecológicas: pré-reprodutiva, reprodutiva e pós-reprodutiva Três tipos de pirâmide de idades: base larga, tipo médio e base estreita
Pirâmide de idades ODUM, 1988
Flutuações das Populações Mudanças sazonais Flutuaçoes anuais/cíclicas fatores extrínsecos (temperatura e precipitação) fatores intrínsecos (disponibilidade de alimentos ou energia, doenças)
Sucessão e climax
SUCESSÃO ECOLÓGICA - É a seqüência de mudanças pelas quais uma comunidade passa ao longo do tempo. - Durante esse processo, comunidades mais simples vão sendo gradualmente substituídas por comunidades mais complexas até que estabeleça um equilíbrio entre comunidade e ambiente - Comunidade Clímax. - Uma sucessão ecológica passa por três fases: Ecese: comunidade pioneira Sere: comunidade intermediária Clímax: comunidade estabilizadora
Comunidade Pioneira (Ecese): são os primeiros organismos a se instalarem no ambiente: líquens, musgos, gramíneas e insetos. Comunidade Intermediária (Série): representadas por vegetação arbustiva e herbácea. Nessa atapa ocorrem profundas alterações no ambiente e na diversidade das espécies. Comunidade Clímax: Nessa fase, a comunidade atinge a estabilidade, com elevado número de espécies e de nichos ecológicos e apresenta grande biomassa. ecese série clímax
Ocorre ao longo de uma sucessão ecológica: Aumento da produtividade bruta Aumento do consumo Diminuição da produtividade líquida Aumento da biomassa Aumento da diversidade de espécies extinção de algumas espécies e surgimento de outras PRODUTIVIDADE Produtividade Bruta (PB): total de matéria orgânica, produzida pela comunidade, através da fotossíntese Produtividade Líquida (PL): representa o saldo obtido, da relação entre a produção (fotossíntese) e o consumo (respiração) de uma comunidade. PL = PB - R
Etapas PB PL Biomassa Biodiversidade Ecese Pequena Elevada Pequena Pequena Sere Aumenta gradativamente Diminui gradativamente Aumenta gradativamente Aumenta gradativamente Clímax Elevada Pequena Elevada Elevada
Biomas Terrestres
Biomas Conjunto de ecossistemas terrestres com vegetação característica e fisionomia típica, onde predomina um certo tipo de clima. Nuno Correia 08/09 98
Cada Bioma apresenta um clima característico especialmente no que diz respeito a factores como a temperatura e a pluviosidade. Nuno Correia 08/09 99
Biomas Terrestres
Nuno Correia 08/09 101
Tundra Situa-se nas regiões próximas ao pólo Árctico, no norte do Canadá, da Europa e da Ásia. Nuno Correia 08/09 102
Nesses locais, a neve cobre o solo durante quase todo o ano, excepto nos três meses de verão, quando a temperatura chega, no máximo, a 10 C. No verão, apenas uma fina camada superficial do solo descongela-se; poucos centímetros abaixo da superfície, o solo permanece congelado, impedindo a drenagem da água do degelo, o que leva à formação de vastos pântanos. Nuno Correia 08/09 103
Tundra ártica
Taiga (Florestas de Coníferas) O bioma denominado taiga situa-se principalmente no hemisfério norte, ao sul da tundra árctica, onde o clima é frio, com invernos quase tão rigorosos quanto os da tundra, embora a estação quente seja um pouco mais longa e amena. Nuno Correia 08/09 105
A taiga é conhecida também como floresta de coníferas, pois é constituída basicamente por árvores desse grupo de gimnospérmicas, como os pinheiros e abetos, além de apresentar musgos e líquenes. Nuno Correia 08/09 106
Floresta temperada caducifólia É típico de certas regiões da Europa e da América do Norte, onde o clima é temperado e as quatro estações do ano são bem delimitadas. Nuno Correia 08/09 107
Na floresta temperada predominam árvores que perdem as folhas no fim do Outono e as readquirem na primavera daí serem chamadas plantas decíduas (do latim deciduus, que cai) ou caducifólias (do latim caducos, que cai). Nuno Correia 08/09 108
A perda das folhas é uma adaptação ao inverno rigoroso, pois permite reduzir a actividade metabólica da planta, necessária para suportar as baixas temperaturas. Nuno Correia 08/09 109
Rain Forest - Costa Rica
Floresta Tropical O bioma denominado floresta tropical, também chamado de floresta pluvial tropical, localiza-se em regiões de clima quente e com alto índice pluviométrico, ou seja, na faixa equatorial da Terra. Há florestas tropicais no norte da América do Sul (Bacia Amazónica), na América Central, na África, na Austrália e na Ásia. Nuno Correia 08/09 111
A vegetação da floresta tropical é exuberante e com árvores de grande porte, cujas folhas não caem; Essas plantas têm, em geral, folhas largas e delicadas, denominadas latifoliadas (do latim latus, largo, amplo, e folia, folha). Nuno Correia 08/09 112
Savana É encontrado na África, na Ásia, na Austrália e nas Américas. Nuno Correia 08/09 113
O bioma do tipo savana caracterizase por apresentar arbustos e árvores de pequeno porte, além de gramíneas. Nuno Correia 08/09 114
Pradaria Esse bioma é encontrado em regiões com períodos marcados de seca, como certas áreas da América do Norte e da América do Sul Nuno Correia 08/09 115
O bioma denominado pradaria, ou campo, apresenta vegetação constituída predominantemente por gramíneas. Os pampas gaúchos, são um tipo de pradaria. Nuno Correia 08/09 116
Campos
Deserto O bioma denominado deserto localiza-se em regiões de pouca humidade Nuno Correia 08/09 118
Deserto
A sua vegetação é constituída por gramíneas e por pequenos arbustos, ocupando apenas os locais em que a pouca água existente pode se acumular (fendas do solo ou debaixo das rochas). Nuno Correia 08/09 120
Chaparral Localizado em regiões junto ao mar, os chaparrais são constituídos por florestas e matagais de folha persistente. Neste bioma, o Inverno é suave e o verão quente e seco. Nuno Correia 08/09 121
Nuno Correia 08/09 122