Slides de Aula- Unidade III

Prévia do material em texto

Unidade III 
 
 
 
ECOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
Profa. Fabiana Fermino 
Conceito e estrutura de ecossistema 
 O termo ecossistema é usado para denotar a comunidade 
biológica junto com o ambiente abiótico em que ela está 
estabelecida. Assim, os ecossistemas normalmente incluem 
produtores primários, decompositores e detritívoros, uma 
certa quantidade de matéria orgânica morta, herbívoros, 
carnívoros e parasitos mais o ambiente fisico-químico que 
proporciona as condições de vida e atua como uma fonte e 
um dreno para energia e matéria. 
 
 
 
 
 Primeira parte de século XX: emergiram diversos 
novos conceitos que levaram o estudo da ecologia 
em novas direções. 
 Um destes foi a percepção de que as relações de 
alimentação conectam organismos numa entidade 
funcional única, a comunidade biológica. 
 Ecólogo inglês Charles Elton (1920): os organismos que vivem 
no mesmo lugar não apenas têm tolerâncias semelhantes aos 
fatores físicos do ambiente como também interagem uns com 
os outros, e de forma mais relevante num sistema de relações 
de alimentação, que chamou de teia alimentar. 
 Ecólogo inglês Arthur Tansley (1935): os organismos, 
junto com os fatores físicos que os circundam, como 
sistemas ecológicos. Tansley analisou esta estrutura, 
que chamou de ecossistema, como a unidade fundamental 
da organização ecológica. 
 
Ecossistema: entrada e saída de energia 
 
 Todos os ecossistemas, inclusive a biosfera, são abertos: 
há uma entrada e uma saída necessárias de energia. 
 Um ecossistema conceitualmente completo inclui ambientes 
de entrada e saída junto com o sistema delimitado, ou seja, 
ecossistema = AE + S + AS, em que AE = ambiente de entrada; 
S = sistema propriamente dito; e AS = ambiente de saída. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 1988. 
 
Característica de todo ecossistema 
 
 Uma das características universais de todo ecossistema, 
seja ele terrestre, aquático ou elaborado pelo homem 
(agrícola), é a interação dos componentes autotróficos 
e heterotróficos. 
 
 
 
Componentes de um ecossistema: 
 substâncias inorgânicas; 
 compostos orgânicos; 
 o ambiente atmosférico, hidrológico e do 
substrato, incluindo o regime climático; 
 produtores; 
 heterotróficos; 
 decompositores. 
 
 
 
Comparação entre um ecossistema terrestre 
e um ecossistema aquático 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 1988. 
Interatividade 
Qual das alternativas abaixo representa exemplo 
de uma substância inorgânica e exemplo de um 
composto orgânico, respectivamente? 
a) Carbono, nitrogênio. 
b) Nitrogênio, fósforo. 
c) Carbono, lipídios. 
d) Lipídios, nitrogênio. 
e) Proteínas, lipídios. 
 
Resposta 
Qual das alternativas abaixo representa exemplo 
de uma substância inorgânica e exemplo de um 
composto orgânico, respectivamente? 
a) Carbono, nitrogênio. 
b) Nitrogênio, fósforo. 
c) Carbono, lipídios. 
d) Lipídios, nitrogênio. 
e) Proteínas, lipídios. 
 
Exemplos de ecossistemas: 
 
 um lago pequeno e um prado (1); 
 uma bacia hidrográfica (2); 
 um microcosmo (3); 
 uma cidade (4); 
 um agroecossistema (5). 
 
 
(1) Lago e prado – características 
 
 
 Inseparabilidade entre organismos 
vivos e o ambiente não vivo. 
 Plantas, animais e microrganismos modificam a natureza 
química da água, solo e ar que compõem o ambiente físico. 
 Assim, uma garrafa de água do lago ou uma pazada 
de lama do fundo, ou de solo do prado, é uma mistura 
de organismos vivos, tanto vegetais quanto animais, 
e de compostos inorgânicos e orgânicos. 
Observações 
 Em lagos grandes e profundos (assim como nos oceanos) 
o fitoplâncton é muito mais importante do que a vegetação 
enraizada na produção de alimento básico para o ecossistema. 
 Nos campos e comunidades terrestres, em geral, ocorre 
o inverso: as enraizadas predominam, mas pequenos 
organismos fotossintéticos como algas, musgos e líquens 
também ocorrem no solo, rochas e caules das plantas. 
 
 
 
 
(2) Bacia hidrográfica ou de drenagem 
 Embora os componentes biológicos do lago e do prado 
pareçam autossuficientes, estes são, na verdade, sistemas 
muito abertos que formam parte de sistemas maiores de 
bacias hidrográficas. 
 Há de se observar o influxo e o efluxo 
de materiais para a bacia. 
 Se o material orgânico de esgotos ou de efluentes 
industriais, por exemplo, não puder ser assimilado, 
o rápido acúmulo de tais materiais poderá destruir 
o sistema. A expressão eutrofização cultural (ou seja, 
enriquecimento cultural) vem sendo amplamente 
usada para denotar a poluição orgânica que resulta 
das atividades humanas. 
Eutrofização 
 O conceito de bacia hidrográfica ajuda a colocar em 
perspectiva muitos dos nossos problemas e conflitos. 
Por exemplo, as causas e as soluções da poluição da 
água não serão encontradas olhando-se apenas para 
dentro da água; geralmente, é o gerenciamento incorreto 
da bacia hidrográfica que destrói nossos recursos 
aquáticos. A bacia de drenagem inteira deve ser 
considerada a unidade de gerenciamento. 
 
 
(3) Microcosmo 
 
 Pequenos mundos autossuficientes, ou microcosmos, em 
frascos ou outros recipientes, podem simular em miniatura 
a natureza dos ecossistemas. Tais montagens podem ser 
consideradas microecossistemas. 
 Em um sentido real, os microcosmos são modelos 
(simplificações) vivos e funcionais da natureza, mas 
não devem ser considerados duplicatas de nenhum 
ecossistema do mundo real. 
 A pesquisa de microcosmos: testar diversas hipóteses 
ecológicas geradas da observação da natureza. 
 
 
 
 
 
 
Fonte: ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 1988. 
 
(4) Cidade, um ecossistema heterotrófico 
 
 Uma cidade – especialmente uma que seja industrializada, 
é um ecossistema incompleto ou heterotrófico, dependente 
de grandes áreas externas a ele para a obtenção de energia, 
alimentos, fibras, água e outros materiais. 
 
 
Características deste ecossistema: 
 
 (1) um metabolismo muito mais intenso por unidade de área, 
exigindo um influxo maior de energia concentrada (atualmente 
suprida, na maior parte, por combustíveis fósseis); 
 (2) uma grande necessidade de entrada de materiais, como 
metais para uso comercial e industrial, acima e além do 
necessário para a sustentação da própria vida; 
 (3) uma saída maior e mais venenosa de resíduos, muitos dos 
quais são substâncias químicas sintéticas mais tóxicas do 
que os seus precursores naturais. Desse modo, os ambientes 
de entrada e saída são relativamente muito mais importantes 
para os sistemas urbanos do que no caso de um sistema 
autotrófico, tal como uma floresta. 
 
Crescimento urbano no planeta 
 
 A rápida urbanização e o crescimento das cidades nos 
últimos anos mudou a fisionomia da Terra mais do que, 
provavelmente, qualquer outro resultado da atividade 
humana em toda a história. 
 Ocupam uma área de apenas de 1% a 5% no mundo inteiro. 
 Porém, alteram a natureza dos rios, florestas e campos, 
naturais e cultivados, para não falar na atmosfera e nos 
oceanos, por causa do seu impacto. 
 Uma cidade pode afetar uma floresta distante não só 
diretamente, pela poluição atmosférica ou pela demanda 
por produtos de madeira, mas também indiretamente, 
alterando o gerenciamento da floresta. 
Exemplo 
 Uma grande demanda de papel induz uma pressão econômica 
muito forte no sentido de converter uma floresta natural de 
várias espécies e várias idades em uma plantação de uma 
única espécie e de uma única idade, especialmente adaptada 
para a produção de pasta de papel. 
 
(5) Agroecossistemas 
 
 São os ecossistemas agrícolas. 
 Apresentam uma dependência energética de regiões 
distantes e uma saída que exerce impacto sobre elas, 
assim como as cidades. 
 Ao contrário das cidades, naturalmente, os agroecossistemas 
têm um componente autotrófico, verde, como parte integral.Diferenças dos ecossistemas naturais: 
 
 a energia auxiliar que aumenta ou subsidia 
a entrada de energia solar está sob o controle 
do homem, consistindo em trabalho humano e 
animal, fertilizantes, pesticidas, água de irrigação, 
combustível para mover a maquinaria etc.; 
 a diversidade de organismos está muito reduzida 
(novamente pela ação humana) para maximizar 
a produção de um determinado alimento ou 
outro produto; 
 as plantas e animais dominantes sofrem 
a seleção artificial e não a seleção natural. 
Interatividade 
Quais os principais nutrientes orgânicos que 
provocam o processo chamado eutrofização? 
a) Compostos de fósforo e nitrogênio. 
b) Compostos de potássio e nitrogênio. 
c) Compostos de iodo e fósforo. 
d) Compostos de ferro e hidrogênio. 
e) Compostos de carbono e enxofre. 
 
Resposta 
Quais os principais nutrientes orgânicos que 
provocam o processo chamado eutrofização? 
a) Compostos de fósforo e nitrogênio. 
b) Compostos de potássio e nitrogênio. 
c) Compostos de iodo e fósforo. 
d) Compostos de ferro e hidrogênio. 
e) Compostos de carbono e enxofre. 
 
 
Níveis tróficos – cadeias e teias alimentares 
 
 A transferência de energia alimentar, desde a fonte 
nos autótrofos (plantas), ao longo de uma série de 
organismos que consomem e são consumidos, 
chama-se cadeia alimentar ou cadeia trófica. 
 
 
 
 
 
 
Fonte: AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Fundamentos 
da biologia moderna. 4ª ed. São Paulo: Moderna, 2006. 
 
Cadeia alimentar terrestre 
 
 
Teia alimentar terrestre 
 
Fonte: AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Fundamentos 
da biologia moderna. 4ª ed. São Paulo: Moderna, 2006. 
Tipos de cadeias alimentares 
As cadeias alimentares são de dois tipos básicos: 
 a cadeia de pastagem, que, começando de uma base 
de planta verde, passa por herbívoros que pastam até 
carnívoros, podendo ser terrestre ou aquática; 
 e a cadeia de detritos, que passa de matéria orgânica 
não viva para microrganismos e depois para organismos 
comedores de detritos (detritívoros) e seus predadores. 
 
 
 
 
 
Níveis de trofia em uma cadeia alimentar: 
 plantas (o nível dos produtores) 
ocupam o primeiro nível trófico; 
 herbívoros, o segundo nível trófico 
(nível dos consumidores primários); 
 carnívoros primários, o terceiro nível trófico; 
 carnívoros secundários, o quarto nível 
(nível dos consumidores terciários). 
 
 
 
 
 
Funcionamento de uma cadeia alimentar 
Fonte: ODUM, E. P. Ecologia. Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 1988. 
 Geralmente, o leigo não reconhece que se perde 
energia potencial em cada transferência de energia. 
 Apenas uma pequena parcela da energia solar disponível 
é fixada no início pela planta. Em consequência, o número 
de consumidores – tais como as pessoas – que pode ser 
sustentado por uma dada saída de produção primária 
depende, em grande parte, do comprimento da cadeia 
alimentar. Cada elo na nossa cadeia alimentar agrícola 
tradicional diminui a energia disponível por cerca de uma 
ordem de grandeza (ordem de dez). 
 Portanto, um menor número de pessoas pode 
ser sustentado quando a dieta contem grandes 
quantidades de carne. 
 
Fluxo de energia no sistema ecológico 
 
 O comportamento da energia em um sistema ecológico 
é descrito por leis – as Leis da Termodinâmica. 
 
 
 
Primeira Lei da Termodinâmica 
 
 Também chamada de Lei da Conservação da Energia, diz que: 
a energia pode ser transformada de um tipo em outro, mas 
não pode ser criada nem destruída. A luz, por exemplo, é 
um tipo de energia, pois pode ser transformada em trabalho, 
calor etc. Outro exemplo, uma hidroelétrica: as quedas 
de água geram energia potencial, transformada em energia 
mecânica, transformada em energia elétrica. Assim, a 
energia muda de um tipo em outro tipo, mas não é criada 
nem destruída. 
 
 
Segunda Lei da Termodinâmica 
 
 Também chamada de Lei da Entropia, diz que: nenhum 
processo que implique uma transformação de energia 
ocorrerá espontaneamente, a menos que haja uma 
degradação da energia de uma forma menos concentrada 
para uma forma dispersa. O calor de um objeto quente, 
por exemplo, tenderá espontaneamente a se dispersar 
no ambiente mais frio. 
 A segunda lei da termodinâmica pode ser expressa também 
do seguinte modo: já que alguma energia sempre se dispersa 
em energia térmica não disponível, nenhuma transformação 
espontânea de energia (por exemplo, luz) em energia potencial 
(por exemplo, protoplasma) é 100% eficiente. 
 
 
Qualidade e quantidade de energia 
 
 A energia tem qualidade, além de quantidade. Mede-se a 
qualidade de energia pela energia usada na transformação 
ou, mais especificamente, pela quantidade de um tipo de 
energia necessária para desenvolver outro tipo, numa cadeia 
de transformações energéticas, como numa cadeia alimentar. 
É a medição da capacidade da fonte de energia de realizar 
trabalho útil. À medida que a quantidade de energia declina 
numa cadeia, a qualidade da energia realmente convertida 
na nova forma aumenta proporcionalmente, a cada passo. 
 
Interatividade 
Qual das opções abaixo representa corretamente 
um exemplo de um produtor e de um consumidor 
primário, respectivamente? 
a) Uma alga e um peixe. 
b) Uma alga e um alce. 
c) Um arbusto e um leão. 
d) Um leão e um arbusto. 
e) Uma árvore e um fruto. 
 
Resposta 
Qual das opções abaixo representa corretamente 
um exemplo de um produtor e de um consumidor 
primário, respectivamente? 
a) Uma alga e um peixe. 
b) Uma alga e um alce. 
c) Um arbusto e um leão. 
d) Um leão e um arbusto. 
e) Uma árvore e um fruto. 
 
Ciclos biogeoquímicos 
 A forma mais simples de visualizar um ciclo 
biogeoquímico é estabelecer um fluxograma, 
em que os compartimentos representam os 
locais onde um elemento químico é armazenado 
(denominados compartimentos de armazenamento 
ou pools) e as setas representam as trajetórias 
de transferências. 
 A taxa de transferência ou o fluxo é a quantidade 
por unidade de tempo que um elemento químico 
entra ou sai de um compartimento de armazenamento. 
Exemplo 
 As florestas (que são compartimentos de armazenamento 
de carbono) podem funcionar como um depósito de carbono 
proveniente da atmosfera, sequestrando e armazenando o 
carbono na madeira, nas folhas e nas raízes. A quantidade 
de carbono transferida da atmosfera para as florestas em 
escala espacial global é o fluxo, que pode ser mensurado em 
unidades, como os bilhões de toneladas de carbono por ano. 
 
Ciclo biogeoquímico esquematizado 
Fonte: BOTKIN, D. R.; KELLER, E. A. Ciência ambiental: 
Terra, um planeta vivo. Rio de Janeiro: LTC, 2011. 
 Um ciclo biogeoquímico é geralmente esquematizado para 
um único elemento químico. Porém, por vezes, é também 
esquematizado para um composto – por exemplo, a água. 
 Durante todos os 4,6 bilhões de anos da história da Terra, as 
rochas e os solos têm sido continuamente criados, mantidos, 
transformados e destruídos por processos físicos, químicos 
e biológicos. Coletivamente, os processos responsáveis pela 
formação e transformação dos materiais da Terra são 
denominados ciclo geológico. 
 
O ciclo geológico é mais bem descrito como 
um grupo de ciclos – tectônico, hidrológico, 
da camada rochosa e biogeoquímico 
 Ciclo tectônico: envolve a criação e a destruição de camadas 
sólidas externas da Terra, a litosfera. A litosfera possui uma 
espessura de cerca de 100 km e é subdividida em vários 
grandes segmentos denominados placas, que se movimentam 
em relação uns aos outros. 
 Ciclo hidrológico: é a movimentação da água dos oceanos 
para a atmosfera e para os continentes e de volta para os 
oceanos. É um ciclo impulsionado pela energia solar, que 
provoca as evaporações. 
 
 Ciclo das rochas: consiste em vários processos que 
produzem as rochas e os solos. Depende do ciclo 
tectônico pela energia e do ciclo hidrológico pela água. 
 Ciclo biogeoquímico: em um ecossistema, os ciclos 
químicos se iniciamcom estímulos (inputs) externos. 
No solo, estímulos químicos em um ecossistema vêm 
da atmosfera por meio das chuvas, pela areia transportada 
pelo vento e pelas cinzas vulcânicas decorrentes de erupções 
e do solo contíguo por meio de fluxos de ribeirões, das 
inundações e das águas subterrâneas de mananciais. 
 
 
Ciclo do carbono 
 
 O carbono é o elemento que sustenta todas as substâncias 
orgânicas, desde o carvão e o petróleo até o DNA (ácido 
desoxirribonucleico), o composto que carrega a informação 
genética. Apesar de ser imprescindível para a vida, o carbono 
não é um dos elementos químicos mais abundantes na crosta 
da Terra. Ele constitui apenas 0,032% do peso da crosta, 
posição distante do oxigênio (45,2%), silício (29,5%), 
alumínio (8,0%), ferro (5,8%), cálcio e magnésio (2,8%). 
 
 
Ciclo do carbono 
 
Fonte: BOTKIN, D. R.; KELLER, E. A. Ciência ambiental: 
Terra, um planeta vivo. Rio de Janeiro: LTC, 2011. 
 
Ciclo da água 
 
 O ciclo hidrológico é a movimentação da água dos oceanos 
para a atmosfera e para os continentes e de volta para os 
oceanos. Os processos envolvidos incluem a evaporação da 
água oriunda dos oceanos, as precipitações nos continentes, 
a evaporação nos continentes, o escoamento superficial dos 
ribeirões, dos rios e das águas subterrâneas percoladas. 
O ciclo hidrológico é impulsionado pela energia solar, que 
evapora a água proveniente dos oceanos, dos corpos de 
água doce, dos solos e da vegetação. 
 
 
 
Ciclo da água 
 
Fonte: BOTKIN, D. R.; KELLER, E. A. Ciência ambiental: 
Terra, um planeta vivo. Rio de Janeiro: LTC, 2011. 
Interatividade 
O aquecimento global atual pode interferir nos ciclos 
biogeoquímicos. Quais os dois ciclos abaixo relacionados 
que estão mais evidentes com os problemas ambientais 
decorrentes do aquecimento global? 
a) Ciclo do carbono e do enxofre. 
b) Ciclo do fósforo e do enxofre. 
c) Ciclo da água e do carbono. 
d) Ciclo do nitrogênio e do hidrogênio. 
e) Ciclo do nitrogênio e da água. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resposta 
O aquecimento global atual pode interferir nos ciclos 
biogeoquímicos. Quais os dois ciclos abaixo relacionados 
que estão mais evidentes com os problemas ambientais 
decorrentes do aquecimento global? 
a) Ciclo do carbono e do enxofre. 
b) Ciclo do fósforo e do enxofre. 
c) Ciclo da água e do carbono. 
d) Ciclo do nitrogênio e do hidrogênio. 
e) Ciclo do nitrogênio e da água. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ATÉ A PRÓXIMA! 
	Slide Number 1
	Conceito e estrutura de ecossistema
	Slide Number 3
	Slide Number 4
	�Ecossistema: entrada e saída de energia�
	Slide Number 6
	�Característica de todo ecossistema�
	Componentes de um ecossistema:
	�Comparação entre um ecossistema terrestre�e um ecossistema aquático �
	Interatividade 
	Resposta
	�Exemplos de ecossistemas:�
	 ��(1) Lago e prado – características��
	Observações
	(2) Bacia hidrográfica ou de drenagem
	Eutrofização
	�(3) Microcosmo�
	Slide Number 18
	�(4) Cidade, um ecossistema heterotrófico�
	�Características deste ecossistema:�
	Slide Number 21
	�Crescimento urbano no planeta�
	Exemplo
	�(5) Agroecossistemas�
	�Diferenças dos ecossistemas naturais: �
	Interatividade
	Resposta
	�Níveis tróficos – cadeias e teias alimentares�
	�Cadeia alimentar terrestre�
	�Teia alimentar terrestre�
	Tipos de cadeias alimentares
	Níveis de trofia em uma cadeia alimentar:
	Funcionamento de uma cadeia alimentar
	Slide Number 34
	�Fluxo de energia no sistema ecológico�
	�Primeira Lei da Termodinâmica�
	�Segunda Lei da Termodinâmica�
	�Qualidade e quantidade de energia�
	Interatividade
	Resposta
	Ciclos biogeoquímicos
	Exemplo
	Ciclo biogeoquímico esquematizado
	Slide Number 44
	Slide Number 45
	O ciclo geológico é mais bem descrito como�um grupo de ciclos – tectônico, hidrológico,�da camada rochosa e biogeoquímico
	Slide Number 47
	�Ciclo do carbono�
	�Ciclo do carbono�
	�Ciclo da água�
	�Ciclo da água�
	Interatividade
	Resposta
	Slide Number 54