Coleção UAB UFSCar Tecnologia Sucroalcooleira Marcela Bianchessi da Cunha-Santino Irineu Bianchini Júnior Ciências do Ambiente conceitos básicos em ecologia e poluição
Ciências do Ambiente conceitos básicos em ecologia e poluição
Reitor Targino de Araújo Filho Vice-Reitor Pedro Manoel Galetti Junior Pró-Reitora de Graduação Emília Freitas de Lima Secretária de Educação a Distância - SEaD Aline Maria de Medeiros Rodrigues Reali Coordenação UAB-UFSCar Claudia Raimundo Reyes Daniel Mill Denise Abreu-e-Lima Joice Otsuka Marcia Rozenfeld G. de Oliveira Sandra Abib Coordenador do Curso de Tecnologia Sucroalcooleira Miguel Antonio Bueno da Costa Conselho Editorial José Eduardo dos Santos José Renato Coury Nivaldo Nale Paulo Reali Nunes Oswaldo Mário Serra Truzzi (Presidente) Secretária Executiva Fernanda do Nascimento UAB-UFSCar Universidade Federal de São Carlos Rodovia Washington Luís, km 235 13565-905 - São Carlos, SP, Brasil Telefax (16) 3351-8420 www.uab.ufscar.br uab@ufscar.br EdUFSCar Universidade Federal de São Carlos Rodovia Washington Luís, km 235 13565-905 - São Carlos, SP, Brasil Telefax (16) 3351-8137 www.editora.ufscar.br edufscar@ufscar.br
Marcela Bianchessi da Cunha-Santino Irineu Bianchini Júnior Ciências do Ambiente conceitos básicos em ecologia e poluição 2010
2010, Marcela Bianchessi da Cunha-Santino e Irineu Bianchini Júnior Concepção Pedagógica Daniel Mill Supervisão Douglas Henrique Perez Pino Equipe de Revisão Linguística Ana Luiza Menezes Baldin Clarissa Neves Conti Daniela Silva Guanais Costa Francimeire Leme Coelho Jorge Ialanji Filholini Letícia Moreira Clares Luciana Rugoni Sousa Paula Sayuri Yanagiwara Sara Naime Vidal Vital Equipe de Editoração Eletrônica Christhiano Henrique Menezes de Ávila Peres Izis Cavalcanti Rodrigo Rosalis da Silva Equipe de Ilustração Jorge Luís Alves de Oliveira Lígia Borba Cerqueira de Oliveira Priscila Martins de Alexandre Capa e Projeto Gráfico Luís Gustavo Sousa Sguissardi Ficha catalográfica elaborada pelo DePT da Biblioteca Comunitária da UFSCar C972c Cunha-Santino, Marcela Bianchessi da. Ciências do Ambiente : conceitos básicos em ecologia e poluição / Marcela Bianchessi da Cunha-Santino, Irineu Bianchini Júnior. -- São Carlos : EdUFSCar, 2010. 179 p. (Coleção UAB-UFSCar). ISBN 978-85-7600-202-4 1. Ecologia. 2. Ecossistemas. 3. Agroecossistemas. 4. Ciclos biogeoquímicos. 5. Poluição. 6. Agroindústria. I. Título. CDD 574.5 (20 a ) CDU 577.4 Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou quaisquer meios (eletrônicos ou mecânicos, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema de banco de dados sem permissão escrita do titular do direito autoral.
........... SUMÁRIO APRESENTAÇÃO...................................................... 11 UNIDADE 1: Ecologia: uma ciência complexa 1.1 Primeiras palavras... 15 1.2 Problematizando o tema.... 15 1.3 A Ecologia...................................................... 15 1.4 Breve histórico da Ecologia... 15 1.5 A multidisciplinaridade na Ecologia... 17 1.6 Os diferentes compartimentos.................................... 18 1.7 O ecossistema.................................................. 19 1.8 As biocenoses e as cadeias alimentares.... 20 UNIDADE 2: Interações ecológicas e fisionomia dos ecossistemas 2.1 Primeiras palavras.............................................. 27 2.2 Problematizando o tema.... 27 2.3 Ação, reação e coação........................................... 27 2.3.1 Relações entre os organismos (coação)... 28 2.4 Biomas... 30
UNIDADE 3: Funcionamento dos ecossistemas 3.1 Primeiras palavras... 37 3.2 Problematizando o tema.... 37 3.3 Como os ecossistemas funcionam?............................... 37 3.3.1 Fator limitante... 37 3.3.2 Limites de tolerância... 38 3.3.3 A dinâmica cibernética dos ecossistemas... 38 3.4 Ecossistemas artificiais: agroecossistemas e cidades............... 40 3.5 População e densidade populacional.............................. 41 3.6 Metabolismo dos ecossistemas... 44 3.6.1 Produção primária.... 44 3.6.2 Decomposição.... 46 UNIDADE 4: Fluxo de energia e ciclos biogeoquímicos 4.1 Primeiras palavras... 57 4.2 Problematizando o tema.... 57 4.3 Fluxo de energia nos ecossistemas... 57 4.4 Introdução aos ciclos biogeoquímicos... 61 4.5 Os ciclos biogeoquímicos........................................ 63 4.5.1 O ciclo hidrológico........................................... 63 4.5.2 Ciclo do oxigênio.... 64 4.5.3 Ciclo do carbono... 65 4.5.4 Ciclo do nitrogênio........................................... 66
4.5.5 Ciclo do fósforo.... 69 4.5.6 Ciclo do enxofre............................................. 71 UNIDADE 5: Problemas ambientais atuais 5.1 Primeiras palavras... 77 5.2 Problematizando o tema.... 77 5.3 Os principais problemas ambientais na atualidade.................. 77 5.4 Conceitos sobre poluição e contaminação.... 82 5.5 Bioacumulação e biomagnificação.... 86 UNIDADE 6: Poluição e monitoramento do ar e do solo 6.1 Primeiras palavras... 89 6.2 Problematizando o tema.... 89 6.3 Caracterização da atmosfera... 89 6.4 Breve histórico da poluição do ar.... 91 6.5 Poluição do ar e suas principais fontes............................ 92 6.6 Os principais poluentes do ar..................................... 95 6.7 Escalas da poluição atmosférica...................................98 6.7.1 A camada de ozônio e sua importância... 99 6.7.2 Chuva ácida.... 100 6.7.3 Efeito estufa............................................... 102 6.8 Monitoramento da qualidade do ar............................... 103
6.9 Caracterização da litosfera e do solo... 106 6.10 Solos brasileiros............................................... 112 6.11 Atividades antrópicas........................................... 112 6.11.1 Atividades agropecuárias..................................... 113 6.11.2 Atividade urbana............................................ 114 UNIDADE 7: Poluição e monitoramento da água 7.1 Primeiras palavras... 119 7.2 Problematizando o tema.... 119 7.3 Caracterização da hidrosfera... 119 7.4 Água como recurso... 123 7.5 Impactos antrópicos nas águas oceânicas........................ 126 7.6 Impactos antrópicos nas águas continentais (superficiais e subterrâneas).... 128 7.7 Monitoramento das águas e as variáveis usualmente utilizadas.... 133 7.7.1 Aplicação de índices......................................... 141 UNIDADE 8: Impactos ambientais e atividades agrícolas 8.1 Primeiras palavras... 149 8.2 Problematizando o tema... 149 8.3 Problemas ambientais e agricultura.............................. 149
8.4 Relação de problemas ambientais derivados das atividades agrícolas.... 150 8.4.1 Irrigação.................................................. 150 8.4.2 Desmatamento............................................. 151 8.4.3 Compactação.... 153 8.4.4 Queimadas................................................ 153 8.4.5 Fertilizantes... 154 8.4.6 Agrotóxicos... 156 8.5 O sistema agroindustrial da cana-de-açúcar: um estudo de caso.... 158 REFERÊNCIAS....................................................... 163
Apresentação Quando se refere às Ciências do Ambiente remete-se naturalmente para os estudos ecológicos. Esses estudos compreendem basicamente o funcionamento dos ecossistemas (aquáticos e terrestres), as dinâmicas dos fluxos de energia e a circulação dos elementos (i.e. ciclos biogeoquímicos). Tratam, ainda, da identificação das alterações provenientes da ação antrópica sobre os sistemas naturais, como, por exemplo, as atividades advindas da agroindústria. Nesse caso, em particular, os estudos têm por objetivo verificar as alterações advindas das atividades agrícolas e agroindustriais e as medidas corretivas (ou atenuadoras) dos impactos ambientais decorrentes desses empreendimentos. Dessa forma, o livro Ciências do Ambiente: Conceitos Básicos em Ecologia e Poluição encontra-se estruturado em oito unidades. Na Unidade 1 são apresentados os fundamentos básicos da Ecologia, ciência que estuda as relações recíprocas entre os organismos e os ambientes. Nessa unidade apresenta-se, ainda, um breve histórico do desenvolvimento dessa ciência. Na Unidade 2 incluem-se as diferentes relações (inter e intraespecíficas) dos organismos e a descrição dos principais biomas (i.e. ecossistemas caracterizados por tipos fisionômicos semelhantes de vegetação com diferentes tipos climáticos), também apresenta as características dos ecossistemas aquáticos e terrestres, levando em consideração suas estruturas e funcionamento. Discute, ainda, as propriedades dos agroecossistemas e dos sistemas urbanos. A Unidade 3 trata do funcionamento dos ecossistemas e das características dos ecossistemas artificiais (urbanos e agrícolas). Visa também discutir os efeitos dos fatores físicos e químicos sobre a produção primária e decomposição e identificar os efeitos de fatores abióticos no metabolismo dos operadores dos ecossistemas. Os fluxos de energia e os ciclos da água, do carbono, do nitrogênio, do fósforo e do enxofre são considerados na Unidade 4. A partir da Unidade 5 são apresentados os principais problemas ambientais atuais com ênfase na escassez e contaminação das águas, sobreexploração de recursos naturais, introdução de espécies exóticas, alterações físicas do ambiente, poluição e mudanças climáticas. Na Unidade 6 são abordados aspectos relacionados com a poluição do ar e do solo. Na sequência, a Unidade 7 aborda a poluição da água e o monitoramento de ambientes aquáticos continentais e marinhos. A identificação das alterações ambientais provenientes das atividades agroindustriais e algumas medidas de controle da poluição dessas atividades são abordadas na Unidade 8. 11