BIOLOGIA setor A setor 1421 Prof.: aula 47...AD h...tm h...tc h... 120 aula 48...AD h...tm h...tc h... 120 aula 49...AD h...tm h...tc h... 124 aula 50...AD h...tm h...tc h... 124 aula 51...AD h...tm h...tc h... 129 aula 52...AD h...tm h...tc h... 129 ALFA 7 Biologia Setor 1421 119
AULAs 47 e 48 PIRÂMIDEs ECOLÓGICAs E CICLOs BIOGEOQUÍMICOs 1 introdução O que são: Pirâmides ecológicas são representações gráficas de valores relacionados às cadeias alimentares, como número de indivíduos, de biomassa e de energia. Ciclos biogeoquímicos, por sua vez, são os trajetos cíclicos percorridos pelos elementos químicos nos ecossistemas. Importância: As pirâmides ecológicas favorecem uma rápida compreensão das relações tróficas (alimentares) entre os membros de uma comunidade. Já os ciclos biogeoquímicos têm sua importância ligada ao fato de que, por meio de reações, os elementos químicos transitam pelo ambiente geológico e pelos seres vivos. tópicos Pirâmide de números, de massa e de energia. Ciclo da água. Ciclo do carbono. Efeito estufa e aquecimento global. 2 Pirâmides ecológicas Pirâmide de números 3 Consumidores terciários 354 904 Consumidores secundários 708 624 Consumidores primários Uma pirâmide de números representa quantos indivíduos de uma comunidade estão presentes em cada nível trófico da cadeia alimentar. 5 842 424 Produtores Pirâmide de biomassa 0,1 g/m 2 = Consumidores terciários 5 g/m 2 = Consumidores secundários 100 g/m 2 = Consumidores primários Uma pirâmide de biomassa representa a quantidade de biomassa presente em cada nível trófico em um determinado local em determinado tempo. Pirâmide de biomassa de ecossistema aquático 3 000 g/m 2 = Produtores Zooplâncton (100 g/m 2 ) Fitoplâncton (20 g/m 2 ) As algas e as cianobactérias do fitoplâncton são muito menores do que os seres do zooplâncton, mas sua reprodução é muito rápida. 120 Biologia Setor 1421 ALFA 7
Pirâmide de energia Somente uma pequena parte da energia química de um nível trófico é incorporada em novas moléculas orgânicas pelo nível seguinte. No modelo a seguir, somente 10% da energia química de um nível trófico é armazenada pelo nível seguinte. 10 kcal/m 2 0,1% da energia dos produtores 100 kcal/m 2 1% da energia dos produtores 1 000 kcal/m 2 10% da energia dos produtores 10 000 kcal/m 2 Na base da pirâmide está representada a quantidade de energia armazenada pelos produtores. No topo, como se pode observar, somente 0,1% das 10 000 kcal/m 2 dos produtores pode ser armazenada em novas moléculas orgânicas produzidas pelas cobras. 3 ciclos biogeoquímicos ciclo da água merkushev vasily/shutterstock As moléculas de água absorvem energia e evaporam. Quando perdem energia, precipitam. ciclo da água e os seres vivos H 2 O Fotossíntese H 2 O Precipitação Transpiração e respiração Ingestão Evaporação Absorção Urina e fezes Os seres vivos participam do ciclo da água por meio de seus processos fisiológicos. ALFA 7 Biologia Setor 1421 121
ciclo do carbono CO 2 Fotossíntese Respiração Combustão Alimentação Decomposição Fotossíntese Respiração Combustíveis fósseis Restos orgânicos HCO 3 H Restos orgânicos os vegetais acumulam carbono em seus organismos CO 2 Os vegetais acumulam carbono em seus organismos, por isso o reflorestamento contribui para a redução das concentrações de gás carbônico na atmosfera. Fontes de metano para a atmosfera CH 4 michael hero/shutterstock shereka/shutterstock Decomposição anaeróbica dos restos do cultivo de arroz. Bactérias do tubo digestório de ruminates. A decomposição anaeróbica dos restos orgânicos da agricultura, do esgoto e de aterros sanitários libera substâncias utilizadas pelas bactérias metanogênicas, as quais produzem e liberam metano (CH 4 ), um dos principais gases do aquecimento global. 122 Biologia Setor 1421 ALFA 7
ExERCÍCIOs 3 (Fuvest-SP) A figura a seguir mostra alguns dos integrantes do ciclo do carbono e suas relações. 1 (Vunesp) Observe, inicialmente, as duas cadeias alimentares: 1 Atmosfera 5 1. árvore preguiças pulgas protozoários 2 3 4 2. milho roedores cobras gaviões Plantas 6 Animais 7 Fungos decompositores Agora observe os modelos de pirâmides: 10 8 vunesp-sp 9 Combustíveis fósseis Pirâmide I Pirâmide II É correto afirmar, com relação às cadeias 1 e 2 e aos modelos de pirâmides I e II, que: a) a pirâmide I pode representar tanto o número de indivíduos como a quantidade de energia disponível em cada nível trófico da cadeia 2. b) a pirâmide II pode representar tanto o número de indivíduos como a quantidade de energia disponível em cada nível trófico da cadeia 1. c) a pirâmide II pode representar a quantidade de energia disponível em cada nível trófico da cadeia 2. d) a pirâmide I pode representar o número de indivíduos em cada nível trófico da cadeia 1. e) a pirâmide I pode representar o número de indivíduos da cadeia 2, e a pirâmide II, a quantidade de energia disponível em cada nível trófico da cadeia 1. 2 (Enem) A falta de água doce no planeta será, possivelmente, um dos mais graves problemas deste século. Prevê-se que, nos próximos vinte anos, a quantidade de água doce disponível para cada habitante será drasticamente reduzida. Por meio de seus diferentes usos e consumos, as atividades humanas interferem no ciclo da água, alterando: a) a quantidade total, mas não a qualidade da água disponível no planeta. b) a qualidade da água e sua quantidade disponível para o consumo das populações. c) a qualidade da água disponível apenas no subsolo terrestre. d) apenas a disponibilidade de água superficial existente nos rios e lagos. e) o regime de chuvas, mas não a quantidade de água disponível no planeta. a) Complete a figura reproduzida acima, indicando com setas os sentidos das linhas numeradas, de modo a representar a transferência de carbono entre os integrantes do ciclo. b) Indique o(s) número(s) da(s) linha(s) cuja(s) seta(s) representa(m) a transferência de carbono na forma de molécula orgânica. setas 6, 7, 8, 9 e 10. ORIEntAçãO DE EstUDO Livro 1 Unidade II Caderno de Exercícios 2 Unidade V tarefa Mínima AULA 47 leia o item 185, cap. 2 do livro-texto. Faça os exercícios 17 e 18, série 1. Faça os exercícios 1 a 5, série 2. AULA 48 leia os itens 189, 190, 192 e 193, cap. 3 do livro-texto. tarefa Complementar AULA 47 leia o item 186, cap. 2 do livro-texto. Faça os exercícios 23 e 24, série 1. AULA 48 Faça os exercícios 6 e 7, série 2. ALFA 7 Biologia Setor 1421 123
AULAs 49 e 50 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO nitrogênio E DInÂMICA DE POPULAçõEs 1 introdução O que são: Ciclo do nitrogênio é o trajeto cíclico que o átomo de nitrogênio percorre nos ecossistemas. Dinâmica de populações é o ramo da Ecologia dedicado ao estudo das variações populacionais. Importância: O ciclo do nitrogênio descreve as passagens dos átomos de nitrogênio pelo ambiente físico e pelos seres vivos. Ao longo do tempo, as populações variam em número; por isso compreender os mecanismos envolvidos é fundamental para os estudos ecológicos. tópicos Ciclo do nitrogênio. Adubação verde. Plantas carnívoras. Dinâmica de populações. 2 ciclo do nitrogênio Fixação biológica N 2 (atmosfera) N 2 Alimentação NH 3 Desnitrifcação Rhizobium sp. Decompositores Absorção Amonifcação Bactérias fxadoras do solo Amônia (NH 3 ) Nitrito (NO 22 ) Nitrifcação Nitrato (NO 32 ) Fixação biológica em raízes de leguminosas Rhizobium sp. N 2 NH 3 nitrificação Nitrificação Nitrosação 2 NH 3 NO Nitrosomonas sp. 2 Nitratação Nitrobacter sp. NO 3 2 124 Biologia Setor 1421 ALFA 7
hayati kayhan/shutterstock Plantas carn voras crescem em solos com pouco nitrog nio. Elas digerem insetos em suas folhas e assim, obt m compostos nitrogenados como amino cidos e bases nitrogenadas. 3 densidade PoPulacional Densidade populacional 5 No de indivíduos Área ou volume as variações na densidade A densidade de uma população pode variar em consequência da variação das taxas de natalidade (N), mortalidade (M), imigração (I) e emigração (E). As seguintes situações podem ser verificadas: a) N 1 I. M 1 E 5 a densidade da população está aumentando; b) N 1 I 5 M 1 E 5 a população está estabilizada; c) N 1 I, M 1 E 5 a densidade da população está declinando. crescimento exponencial (potencial biótico) Número de bactérias 500 400 300 200 100 0 60 120 180 (minutos) (minutos) 0 20 40 60 80 100 140 160 180 200 Número de bactérias 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 O modelo de crescimento exponencial se aplica a populações que crescem sob condições ideais, com espaço e recursos ilimitados. Na natureza, esse modelo é observado apenas durante um curto período de tempo. curva em J Tamanho da população Durante determinado período, uma população pode apresentar crescimento geométrico, em função do aumento das disponibilidades de recursos ambientais, como o aumento na oferta de nutrientes. Esse rápido crescimento é seguido de queda brusca do número de indivíduos em consequência da redução dos recursos do meio. ALFA 7 Biologia Ð Setor 1421 125
modelo de crescimento logístico Número de indivíduos K K 5 capacidade-limite (capacidade de suporte) Crescimento lento Crescimento exponencial Estabilização A competição por recursos limitantes, como alimento e água, influencia os diferentes estágios do crescimento populacional. Capacidade-limite ou de suporte (K) é o limite máximo de indivíduos que pode ser mantido pelos recursos disponíveis em uma área habitada. resistência ambiental Capacidade de suporte (K) (capacidade-limite) Potencial bi tico R Crescimento log stico Nœmero de indiv duos O crescimento populacional de uma espécie é limitado por fatores representados pela resistência ambiental (R), por exemplo, falta de espaço, condições climáticas, luminosidade, nutrientes, ação de predadores, parasitas e competidores. ExERCÍCIOs 1 (Unifesp) A tabela apresenta as características gerais de duas importantes classes de Angiospermas. Características Classe I Sementes com dois cotilédones Folhas com nervuras ramificadas Estruturas florais geralmente em número múltiplo de 4 ou 5 Sistema radicular pivotante Feixes vasculares dispostos em anel Classe II Sementes com um cotilédone Folhas com nervuras paralelas à nervura principal Estruturas florais geralmente em número múltiplo de 3 Sistema radicular fasciculado Feixes vasculares dispersos Considerando as classes I e II representadas na tabela, a) dê, para cada uma dessas classes, um exemplo de planta cultivada e escreva sobre sua importância econômica. a classe i é das eudicotiledôneas e a classe ii, das monocotiledôneas. exemplos: classe i: soja (utilizado diretamente como alimento, produção de óleo e biocombustível). classe ii: cana-de-açúcar (produção de açúcar e etanol, utilização do bagaço na geração de energia elétrica), milho (utilizado diretamente como alimento e na produção de óleo). 126 Biologia Setor 1421 ALFA 7
b) a rota o de culturas envolvendo uma importante fam lia de plantas pertencentes ˆ classe I e uma importante fam lia de plantas pertencentes ˆ classe II, e a aduba o verde s o pr ticas agr colas de grande relevância ecol gica. D dois exemplos de plantas normalmente usadas na aduba o verde e na rota o de culturas, e mostre qual a importância dessas pr ticas. Na adubação verde e na rotação de culturas são utilizadas plantas da classe II do grupo das leguminosas, como o feijão, a soja e o amendoim, pois estas possuem, em suas raízes, bactérias fixadoras de nitrogênio (Rhizobium sp.), que absorvem o gás nitrogênio e produzem amônia, a qual é fornecida às plantas para a produção de proteínas e ácidos nucleicos. Após a morte das leguminosas, sua decomposição libera amônia no solo, que é utilizada por bactérias nitrificantes, que liberam nitrato no solo, um dos principais nutrientes para o cultivo de vegetais da classe I. 2 (FGV-SP) A tabela abaixo indica o que aconteceu com uma popula o, cinco anos seguidos: Ano N o de nascimentos N o de imigrações N o de mortes N o de emigrações 1 200 Ð 150 80 2 160 10 130 60 3 150 20 100 50 4 140 10 80 30 5 130 10 70 40 O gr fico que representa a varia o do nœmero de indiv duos dessa popula o Ž: a) N o de indiv duos Anos fgv-sp c) N o de indiv duos Anos fgv-sp e) N o de indiv duos Anos fgv-sp b) N o de indivíduos fgv-sp d) N o de indivíduos fgv-sp Anos Anos ALFA 7 Biologia Setor 1421 127
3 (Fuvest-SP) A partir da contagem de indivíduos de uma popula o experimental de protozo rios, durante determinado tempo, obtiveram-se os pontos e a curva mždia registrados no gr fico abaixo. Tal gr fico permite avaliar a capacidade-limite do ambiente, ou seja, sua carga bi tica m xima. De acordo com o gr fico, Número de indivíduos 100 80 60 40 20 0 2 4 6 8 10 (dias) 12 14 16 18 20 22 a) a capacidade-limite do ambiente cresceu atž o dia 6. b) a capacidade-limite do ambiente foi alcan ada somente ap s o dia 20. c) a taxa de mortalidade superou a de natalidade atž o ponto em que a capacidade-limite do ambiente foi alcan ada. d) a capacidade-limite do ambiente aumentou com o aumento da popula o. e) o tamanho da popula o ficou pr ximo da capacidade-limite do ambiente entre os dias 8 e 20. ORIEntAçãO DE EstUDO Livro 1 Unidade II Caderno de Exercícios 2 Unidade V tarefa Mínima AULA 49 leia os itens 194 e 195, cap. 3 do livro-texto. Faça os exercícios 9 a 12, série 2. AULA 50 leia os itens 216 a 220 e 224, cap. 5 do livro-texto. Faça os exercícios 2 a 4 e 6, série 3. tarefa Complementar AULA 49 leia o item 196, cap. 3 do livro-texto. Faça os exercícios 15 e 17, série 2. AULA 50 leia o item 225, cap. 5 do livro-texto. Faça os exercícios 7, 9 e 10, série 3. AnOtAçõEs 128 Biologia Setor 1421 ALFA 7
AULAs 51 e 52 RELAçõEs BIOLÓGICAs OU IntERAçõEs BIOLÓGICAs 1 introdução O que são: Relações entre os seres vivos de uma comunidade. Importância: Participam da estrutura e do funcionamento dos ecossistemas. tópicos Interações interespecíficas harmônicas (positivas). Interações interespecíficas desarmônicas (negativas). 2 interações interespecíficas HarmÔnicas (PositiVas) Interações biológicas InterespecífIcas Harmônicas (positivas) Mutualismo Protocooperação Comensalismo Inquilinismo/ Epifitismo Benefício para as duas espécies. Relação obrigatória. Benefício para as duas espécies. Relação não obrigatória. Uma espécie é beneficiada, por exemplo, ganhando restos alimentares. A outra espécie não é prejudicada ou beneficiada. Uma espécie ganha abrigo ou suporte sem beneficiar ou prejudicar a outra espécie. 1/1 1/1 1/0 1/0 Animais polinizadores ganham alimento. As plantas ganham transporte para o pólen. arvind balamaran/shutterstock As formigas protegem os pulgões contra predadores. Os pulgões fornecem alimento para as formigas. radu bercan/shutterstock Alguns animais se alimentam de restos orgânicos deixados pelo homem. vladimir melnik/shutterstock Plantas epífitas são bem iluminadas nos galhos das árvores em que se apoiam. tome213/shutterstock ALFA 7 Biologia Ð Setor 1421 129
Protocooperação comensalismo Nœmero de indivíduos B A Número de indivíduos B A Número de indivíduos B A Nœmero de indiv duos A B EspŽcies A e B em ambientes separados. Espécies A e B no mesmo ambiente. Espécies A e B em ambientes separados. EspŽcies A e B no mesmo ambiente. 3 interações interespecíficas HarmÔnicas (negativas) Interações biológicas InterespecífIcas Desarmônicas (negativas) Predação Herbivoria Parasitismo Competição Amensalismo/ Antibiose Predador mata e consome a presa. Animais se alimentam de vegetais ou algas. Parasita obtžm alimento do corpo do hospedeiro vivo. EspŽcies disputam recursos do ambiente. Uma espžcie secreta subst ncia inibidora de outra espžcie. 1/2 1/2 1/2 2/2 0/2 Predadores causam morte r pida das presas. vladimir kogan michael/shutterstock Panda-gigante se alimenta de bambus. hung chung chih/ shutterstock Cip -chumbo retira nutrientes dos vasos condutores das plantas. julia pivovarova/shutterstock Sobreposi o de nichos ecol gicos gera competi o entre espžcies. arto hakola/shutterstock BactŽrias inibidas por subst ncias secretadas por fungos. angellodeco/shutterstock 130 Biologia Setor 1421 ALFA 7
Predatismo superstock/keystone brasil superstock/keystone brasil O nœmero de lebres (presa) aumenta...... seguido por um aumento no nœmero de linces (predador). Presa 160 Predador 140 Nœmero de indivíduos 120 100 80 60 40 20 0 1845 1855 1865 1875 1885 1895 1905 1915 1925 1935 O número de predadores cresce ou diminui em função da variação do número de presas. Situação semelhante ocorre na relação de parasitas e hospedeiros. competição interespecífica Densidade populacional Paramecium aurelia Paramecium caudatum Densidade populacional Paramecium aurelia Paramecium caudatum Espécies A e B em ambientes separados. EspŽcies A e B no mesmo ambiente. Espécies competidoras prejudicam-se mutuamente, consumindo recursos do ecossistema que são importantes para ambas. ALFA 7 Biologia Ð Setor 1421 131
ExERCÍCIOs 1 (Enem) Um estudo recente feito no Pantanal dá uma boa ideia de como o equilíbrio entre as espécies, na natureza, é um verdadeiro quebra-cabeça. As peças do quebra-cabeça são o tucano-toco, a arara-azul e o manduvi. O tucano-toco é o único pássaro que consegue abrir o fruto e engolir a semente do manduvi sendo, assim, o principal dispersor de suas sementes. O manduvi, por sua vez, é uma das poucas árvores onde as araras-azuis fazem seus ninhos. Até aqui, tudo parece bem encaixado, mas é justamente o tucano-toco o maior predador de ovos de arara-azul mais da metade dos ovos das araras são predados pelos tucanos. Então, ficamos na seguinte encruzilhada: se não há tucanos-toco, os manduvis se extinguem, pois não há dispersão de suas sementes e não surgem novos manduvinhos, e isso afeta as araras-azuis, que não têm onde fazer seus ninhos. Se, por outro lado, há muitos tucanos-toco, eles dispersam as sementes dos manduvis, e as araras-azuis têm muito lugar para fazer seus ninhos, mas seus ovos são muito predados. Disponível em: <http://oglobo.globo.com>. Adaptado. De acordo com a situação descrita: a) o manduvi depende diretamente tanto do tucano-toco como da arara-azul para sua sobrevivência. b) o tucano-toco, depois de engolir sementes de manduvi, digere-as e torna-as inviáveis. c) a conservação da arara-azul exige a redução da população de manduvis e o aumento da população de tucanos-toco. d) a conservação das araras-azuis depende também da conservação dos tucanos-toco, apesar de estes serem predadores daquelas. e) a derrubada de manduvis em decorrência do desmatamento diminui a disponibilidade de locais para os tucanos fazerem seus ninhos. 2 (Unifesp Adaptada) Para uma dieta rica em nitrogênio, é recomendado o consumo de certos alimentos, como o feijão e a soja. Isso porque organismos vivem em uma relação de com essas plantas e promovem a, fenômeno que consiste na no solo. Nesse texto, as lacunas devem ser completadas, respectivamente, por: a) heterótrofos; mutualismo; nitrificação; formação de nitratos. b) fotossintetizantes; mutualismo; nitrificação; degradação de nitratos. c) heterotróficos; mutualismo; fixação; formação de amônia. d) autotróficos; inquilinismo; desnitrificação; degradação de amônia. e) heterótrofos; parasitismo; nitrificação; formação de nitritos. 3 (Ufscar-SP) Em um experimento, populações de tamanho conhecido de duas espécies de insetos (A e B) foram colocadas cada uma em um recipiente diferente (recipientes 1 e 2). Em um terceiro recipiente (recipiente 3), ambas as espécies foram colocadas juntas. ufscar-sp 132 Biologia Ð Setor 1421 ALFA 7
Durante certo tempo, foram feitas contagens do número de indivíduos em cada recipiente e os resultados representados nos gráficos. Número de indivíduos Recipiente 1 Recipiente 2 Recipiente 3 A B B A UFscar-sp A partir desses resultados, pode-se concluir que: a) a espécie A se beneficia da interação com a espécie B. b) o crescimento populacional da espécie A independe da presença de B. c) a espécie B depende da espécie A para manter constante o número de indivíduos. d) a espécie B tem melhor desempenho quando em competição com a espécie A. e) o número de indivíduos de ambas se mantém constante ao longo do tempo quando as duas populações se desenvolvem separadamente. 4 (Fuvest-SP) Número de indivíduos/ml 2.000 1.000 A espécie I espécie II Número de indivíduos/ml 2.000 1.000 B espécie I espécie II FUvest-sp Os gráficos acima representam o crescimento de duas espécies de animais nas mesmas condições ambientais: em A, vivendo isoladamente, e em B, vivendo juntas. Com base nesses dados, pode-se dizer que o tipo de relação ecológica entre essas duas espécies é: a) competição. b) comensalismo. c) parasitismo. d) mutualismo. e) predatismo. OrientaçãO de estudo Livro 1 Unidade II Caderno de Exercícios 2 Unidade V tarefa Mínima aula 51 Leia os itens 197 a 201, cap. 4 do Livro-texto. Faça o exercício 2, série 4. aula 52 tarefa Complementar aula 52 Leia os itens 221 a 223, cap. 5 do Livro-texto. Faça os exercícios 14, 15, 17 e 21, série 4 e o exercício 12, série 3. Leia os itens 202 a 207, cap. 4 do Livro-texto. Faça os exercícios 1, 3, 6, 9 e 11, série 4. ALFA 7 Biologia Ð Setor 1421 133
AnOtAçõEs 134 Biologia Ð Setor 1421 ALFA 7