Atividade Eco

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Ecologia de ecossistemas 
 Atividade Avaliativa referente aos capítulos 22 e 24 do livro Economia da Natureza 
 Respostas das Questões 
 Cap.22 
 1- A cadeia alimentar pela qual a energia passa através do ecossistema tem muitas 
 conexões - plantas, herbívoros e carnívoros, por exemplo denominados de níveis 
 tróficos, em uma pirâmide de energia dentro do ecossistema, com menos energia 
 atingindo cada nível trófico sucessivamente acima, porque a energia era perdida em 
 cada nível por causa do trabalho executado pelos organismos naquele nível e por 
 causa da ineficiência das transformações das energias biológicas. Assim, as plantas 
 coletam somente uma parte d a energia da luz disponível do Sol. Os herbívoros coleta 
 ainda menos daquela energia, porque as plantas usam uma parte do que assimilam para 
 se manter, e esta parte não está disponível aos herbívoros como biomassa de planta. O 
 mesmo pode ser dito dos consumidores secundários que se alimentam dos herbívoros, e 
 de cada nível sucessivamente mais alto da cadeia alimentar. 
 2- Diferente da energia, a maioria da qual entra nos ecossistemas como luz e sai como 
 calor, os nutrientes são regenerados e retidos amplamente dentro do sistema. A matéria 
 circula através de um ecossistema após ter sido assimilada em formas inorgânicas e 
 convertida em biomassa pelas plantas. Parte daquela matéria é passada para a cadeia 
 alimentar, mas toda ela, por fim, retorna às formas inorgânicas pelo processo da 
 decomposição. Os grandes nutrientes 
 inorgânicos ciclados através do ecossistema, além do hidrogênio e oxigênio, são os 
 elementos carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre. A ciclagem de nutrientes é dominada 
 pelo carbono, que é assimilado na forma de dióxido de carbono (CO2) pelas plantas 
 através da fotossíntese, convertido em form as orgânicas e então devolvido ao ambiente 
 como CO2 através da respiração. À medida que as concentrações de CO2 na 
 atmosfera aumentam com a combustão de combustíveis fósseis pelos humanos, a 
 capacidade das plantas em remover o carbono como dióxido de carbono e sequestrá-lo como 
 carbono orgânico é de interesse vital. 
 3- As plantas e outros autótrofos fotossintéticos formam a base da maior parte das 
 cadeias alimentares e são, portanto, denominados de produtor es primários do ecossistema. 
 Os ecólogos estão interessados na taxa de produção primária (denominada de 
 produtividade primária) porque ela determina a energia total disponível para o 
 ecossistema. A energia total assimilada pela fotossíntese representa a produção primária 
 bruta. As plantas usam parte dessa energia para se manter, e manter suas necessidades 
 metabólicas através da respiração. Em consequência, a biomassa das plantas contém 
 muito menos energia do que a energia total assimilada. A energia acumulada n a 
 biomassa das plantas, e assim disponível aos consumidores, é denominada de produção 
 primária líquida. 
 4- A resposta da fotossíntese à intensidade de luz tem dois pontos de referência. O 
 primeiro, chamado de ponto de compensação, é o nível de intensidade de luz no qual 
 a assimilação de energia pela fotossíntese equilibra exatamente a perda de energia pela 
 respiração. Acima do ponto de compensação, o equilíbrio de energia da planta é positivo; 
 abaixo do ponto de compensação, o 
 equilíbrio é negativo. O segundo ponto de referência, chamado de ponto de saturação, 
 é o nível de intensidade de luz acima do qual a taxa de fotossíntese não mais responde a um 
 aumento na intensidade de luz. 
 5- Quando quantidades iguais de nitrogênio e fósforo são aplicadas juntas , a produção 
 dispara. Evidentemente, as plantas anuais (gramíneas e ervas) poderiam tirar vantagem 
 do aumento de fósforo somente na presença d e altos níveis de nitrogênio. As 
 disponibilidades relativas de diferentes nutrientes têm que combinar com os requisitos das 
 plantas para assegurar sua eficiência máxima. 
 6- A produção primária varia grandemente com a latitude. A combinação favorável de 
 intensidade solar, temperaturas altas, chuvas abundantes e muitos nutrientes na maior parte 
 dos trópicos úmidos resulta na mais alta produtividade da Terra. Nos ecossistemas 
 temperados e polares, as baixas temperaturas e as longas noites de inverno reduzem a 
 produção. A produção primária líquida por unidade de área varia muito entre os tipos 
 de habitats aquáticos e terrestres. A produtividade da vegetação terrestre é mais alta 
 nos trópicos úmidos e mais baixa nos habitats de tundra e deserto. Os ecossistemas de 
 pântano e alagado, que ocupam a interface entre os habitats terrestres e aquáticos, 
 podem produzir mais biomassa anualmente do que as florestas tropicais, porque a água 
 está continuamente disponível e os nutrientes são rapidamente regenerados nos 
 sedimentos lodosos que circundam as raízes das plantas. No oceano aberto, os restos de 
 organismos mortos tendem a afundar para as profundezas, e a regeneração de nutrientes 
 ocorre na maioria dos casos nos sedimentos do fundo do oceano. Os nutrientes são escassos 
 nas superfícies iluminadas das águas, onde os níveis baixos de nutrientes limitam a 
 produtividade a um décimo daquela da floresta temperada, ou até mesmo menos. As 
 zonas de ressurgência (onde os nutrientes atingem a superfície vindo das águas 
 profundas) e as áreas d e plataforma continental (onde os sedimentos do fundo em 
 águas rasas trocam rapidamente nutrient es com as águas superficiais) sustentam uma 
 produção maior. Os estuários, os recifes de coral e os leitos costeiros de algas, onde os 
 nutrientes são geralmente abundantes e tendem a circular localmente, são os 
 ecossistemas marinhos mais produtivos. A produção primária nos ambientes de água 
 doce é consideravelmente mais alta do que a do oceano aberto. A produção de água 
 doce é mais alta em rios, lagos rasos e pequenos lagos, onde os nutrientes são mais 
 abundantes, e mais baixa em correntes límpidas e lagos profundos. 
 7- As plantas terrestres, especialmente as espécies lenhosas, alocam muito da sua produção 
 para as estruturas que são difíceis de engolir, para não falar de digerir. Em 
 consequência, mesmo que os herbívoros tenham adaptações especializadas para extrair a 
 energia das plantas, ainda tendem a ter eficiências de assimilação baixas. A maior parte 
 da produção das plantas terrestres é consumida como detritos - restos mortos de plantas e 
 excretas indigeríveis de herbívoros por organismos especializados para atacar a lenha, a 
 serapilheira de folhas e a egesta de plantas fibrosas. Este particionamento entre os 
 herbívoros e os detritívoros estabelece duas cadeias de alimentação paralelas nas 
 comunidades terrestres. A primeira se origina quando os animais relativamente grandes 
 se alimentam da vegetação folhosa, frutos e sementes; a segunda quando os animais 
 relativamente pequenos e os microorganismos consomem detritos da serapilheira e do 
 solo. Estas cadeias alimentares separadas às vezes se misturam consideravelmente nos 
 níveis tróficos mais altos, mas a energia dos detritos tendem a se moverpara dentro da cadeia 
 alimentar mais lentamente do que a energia assimilada pelos herbívoros. 
 8- Porque a energia armazenada na biomassa viva é muito maior em ambientes de 
 florestas. Por exemplo, as plantas nas florestas tropicais úmidas produzem matéria seca a 
 uma taxa média de 1,8 kg por m² por ano e têm uma biomassa viva média de 42 kg 
 por m2. Sendo assim, temos uma razão de acumulação de biomassa de 23 anos (42/ 11,8), o 
 tempo de residência médio da biomassa nas plantas da floresta tropical. Os tempos d e 
 residência médios para os produtores primários variam de mais de 20 anos nos ecossistemas 
 de floresta a menos de 20 dias nos aquáticos de base fitoplanctônica. 
 9- Muitos estudos das eficiências ecológicas levaram à generalização de que 10% de energia 
 são passados de um nível trófico para o seguinte. Esta não é uma lei fixa, porque 
 diversos fatores influentes podem aumentar ou diminuir este percentual. Uma 
 consequência simples e surpreendente desta regra de 10% é que somente 1% da energia 
 total assimilada pelos produtores primários termina como produção no terceiro nível 
 trófico. Muito pouca energia está disponível para sustentar os consumidores nos níveis 
 tróficos ainda mais altos. Assim, a pirâmide de energia estreita -se muito rapidamente à 
 medida que se sobe de um nível trófico para o próximo. Estas observações sugerem 
 que os humanos, que já comandam uma parte tão grande da produção primária total 
 da Terra, podem aumentar seus suprimentos alimentares principalmente ao comer mais 
 baixo na cadeia alimentar - isto é, comendo mais produtos vegetais e menos animais. 
 Cap. 24 
 1- Tipicamente, a intemperização da rocha matriz proporciona somente 10 % dos nutrientes 
 do solo assimilados pela vegetação a cada ano. Em outras palavras, a maior parte dos 
 nutrientes nos ecossistemas é regenerada dentro destes ecossistemas. As plantas 
 assimilam os elementos do solo muito mais rapidamente do que a intemperização os gera 
 do material parental. Nutrientes importantes, como o nitrogênio, o fósforo e o enxofre, 
 são tipicamente escassos no material parental. Os detritos orgânicos se acumulam em 
 toda parte, e mais abundantemente no solo de habitats terrestres. 
 2- O grosso dos nutrientes tornados disponíveis para as plantas vem da decomposição 
 dos detritos e pequenas moléculas orgânicas no próprio solo. Em outras palavras, a 
 maior parte dos nutrientes nos ecossistemas é regenerada dentro destes ecossistemas. Os 
 detritos orgânicos se acumulam em toda parte, e mais abundantemente no solo de habitats 
 terrestres. Neste habitats, partes das plantas não consumidas pelos herbívoros cobrem a 
 superfície do solo, junto com excretas de animais e outros restos orgânicos. Os 
 processos de decaimento decompõem os detritos, liberando os nutrientes que contêm 
 em formas que podem ser reutilizadas pelas plantas. 
 3- Duas formas principais d e micorrizas são conhecidas: a micorriza arbuscular (AM) e 
 a ectomicorriza (EcM). Os fungos AM penetram nas paredes celulares 
 dos tecidos das raízes e formam vesículas ou estruturas ramificadas em contato íntimo com 
 as membranas das células das raízes. Os fungos EcM encontram-se normalmente 
 associados às plantas lenhosas. Eles formam uma densa cobertura em volta das partes 
 externas de pequenas raízes e penetram nos espaços entre as células da camada cortical da 
 raiz. 
 4- Os padrões de circulação de nutrientes diferem ao longo dos ecossistemas em parte 
 porque os climas afetam a intemperização, as propriedades do solo e as taxas de 
 decomposição dos detritos pelos micro-organismos. Estas diferenças são evidentes quando 
 comparamos os ecossistemas tropicais e temperados. Os solos tropicais não retêm 
 nutrientes muito bem porque eles tendem a ser tão profundamente intemperizados que 
 contêm pouca argila. Em consequência, a menos que as plantas assimilam nutrientes 
 rapidamente, eles são lavados do solo. Contudo, a despeito de seus solos pobres em 
 nutrientes, as florestas tropicais normalmente apresentam uma produtividade primária 
 extremamente alta. Esta alta produtividade é sustentada por: decomposição rápida dos 
 detritos sob condições quentes e úmidas, assimilação rápida de nutrientes pelas plantas 
 e outros organismos das camadas superiores do solo e uma retenção eficiente de 
 nutrientes pelas plantas e seus fungos micorrízicos associados. 
 5- Solos com abundante matéria orgânica podem manter a fertilidade por mais tempo 
 sob agricultura intensiva. Os solos temperados cultivados retêm matéria orgânica dez vezes 
 mais tempo do que os tropicais, e, portanto, proporcionam um estoque mais persistente de 
 nutrientes inorgânicos que podem ser liberados lentamente pela decomposição. 
 6- A decomposição é tão lenta nas florestas boreais e na tundra que camadas espessas 
 de matéria orgânica se acumulam no solo. A decomposição é lenta em parte porque 
 os solos estão congelados na maior parte do ano; abaixo de uma certa profundidade, 
 os solos podem ficar permanentemente congelados . De acordo com uma estimativa, 
 os solos permanente e sazonalmente congelados das florestas boreais em todo o mundo 
 retêm cerca de 200-500 gigatoneladas de carbono, que representam quase 80% d a 
 quantidade de carbono na atmosfera. Se as temperaturas dos solos boreais começarem 
 a aumentar por causa do aquecimento global, os microorganismos do solo e os animais 
 poderiam metabolizar uma fração substancial deste carbono do solo, que retornaria para 
 a atmosfera como CO2 (dióxido de carbono) respirado. 
 7- Como a maior parte do ciclo dos elementos acontece em meios aquosos, os 
 processos químicos e bioquímicos envolvidos não diferem notavelmente entre os 
 ecossistemas terrestres e aquáticos. O que é distinto na maioria dos rios, lagos e 
 oceanos é que a matéria orgânica desce até o fundo e se acumula ness as camadas profundas 
 de água e depósitos sedimentares bentônicos, dos quais os nutrientes são regenerados e 
 retornados para a zona de produtividade de forma relativamente lenta. Os sedimentos nos 
 sistemas aquáticos se assemelham aos solos terrestres superficialmente, mas os papéis dos 
 solos e os dos sedimentos no ciclo de nutrição diferem de duas formas importantes. 
 Primeiro, a regeneração de nutrientes dos detritos terrestres acontece próximo às raízes 
 das plantas, onde eles são assimilados. Em contrapartida, as plantas aquáticas e as algas 
 assimilam nutrientes na zona superior d e luz solar (fótica) d a coluna de água, normalmente 
 longe dos sedimentos onde os nutrientes são regenerados. Segundo, a decomposição 
 de nitritos terrestres ocorre, em sua 
 maior parte, aerobicamente, e assim relativamente rápido. Por outro lado, os 
 sedimentos aquáticos normalmente tornam -se deplecionados de oxigênio. A falta de 
 oxigênio retarda grandemente a maior parte das transformações bioquímicas e muda a 
 forma pela qual alguns nutrientes são regenerados. Os sistemas aquáticos são capazes 
 de manter uma alta produtividade somente quando os sedimentos do fundo não estão 
 muito longe da zona fótica acima,ou algum meio existe de trazer os nutrientes 
 regenerados naqueles sedimentos de volta para a zona fótica. 
 8- Os lagos naturais apresentam um amplo intervalo de produtividade, dependendo das 
 entradas externas de nutrientes da chuva e das águas correntes e da regeneração interna de 
 nutrientes no lago. Em lagos rasos sem um hipolímnio, os nutrientes são supridos 
 continuamente através da ressuspensão dos sedimentos de fundo. Em lagos um tanto 
 mais profundos, nos quais a estratificação é fraca, os fortes ventos ocasionais ou períodos 
 incomuns de frio no verão podem iniciar uma mistura vertical. Tal mistura traz de 
 volta nutrientes regenerados para a superfície, que estimulam a produção. Em lagos muito 
 profundos, as águas do fundo raramente se misturam com as da superfície, e a 
 produção depende quase inteiramente de fontes de nutrientes externas. A sobreprodução 
 de matéria orgânica num lago ou rio (eutrofização) pode levar a um desequilíbrio quando 
 os decompositores desta matéria orgânica em excesso consomem o oxigênio mais 
 rápido do que ele pode ser regenerado pela fotossíntese. A decomposição oxidativa de 
 detritos orgânicos, normalmente aumentada por esgoto bruto liberado em rios e em 
 lagos, cria uma condição de severa depleção de oxigênio. Em suas piores manifestações, 
 este tipo de poluição pode deplecionar o oxigênio em toda a coluna até a superfície, 
 sufocando os peixes e outros organismos aeróbicos obrigatórios. 
 9- A entrada de nutrientes em excesso pode perturbar o equilíbrio dos fluxos de 
 nutrientes nos estuários e ecossistemas marinhos rasos adjacentes, da mesma forma que 
 pode fazer nos lagos e rios. Nos estuários, tais desequilíbrios podem ser exacerbados pela 
 ausência de mistura vertical. A estratificação é comum onde os rios grandes espalham 
 grandes volumes de água doce sobre a superfície do oceano. A água doce, sendo menos 
 densa que a salgada, tende a flutuar, e assim as camadas superficiais e de fundo da água 
 não se misturam. Os nutrientes em excesso entram nos estuários quando os rios 
 carregam grandes quantidades de nutrientes inorgânicos e poluentes orgânicos originados 
 de esgotos e lançamentos de fertilizantes. O resultado inicial é uma explosão de 
 produtividade nas camadas superficiais da água. Boa parte do material orgânico 
 recentemente produzido acaba por submergir para baixo da camada superficial, e sua 
 decomposição pelas bactérias nas águas do fundo consome o oxigênio daquelas águas 
 e as torna inabitáveis para muitos peixes e invertebrados. A redução do oxigênio até o 
 ponto em que os organismos aquáticos não podem mais sobreviver é chamada de 
 hipóxia. No Golfo do México, a hipóxia é definida como abaixo de 2 mg de oxigênio 
 por litro de água, o nível abaixo do qual os peixes e os camarões habitantes do fundo não 
 podem sobreviver (os níveis normais de oxigênio nestas águas excedem 10 mg/l). "Zonas 
 mortas " hipóxicas formaram-se na maioria dos estuários do mundo, incluindo a Baía 
 Chesapeake. A zona morta na foz do Rio Mississipi se estende por 20.000 km2 no Golfo 
 do México ao largo da costa da Louisiana. Estas águas hipóxicas têm danificado os 
 pesqueiros de fundo em grandes áreas, criando desastres ambientais e econômicos. 
 10- A produtividade primária no oceano aberto é tipicamente baixa. Algumas áreas do 
 oceano aberto têm nitrogênio e fósforo em abundância, mas a densidade de 
 fitoplâncton na produção primária é baixa. Estas condições indicam que a produção 
 nestas áreas é limitada pela escassez de outros elementos, incluindo ferro e silício. O 
 ferro é um importante componente em muitas vias metabólicas, e o silício é matéria prima 
 para as conchas d e silicato das diatomáceas, que constituem a maior parte do fitoplâncton 
 nos oceanos. O ferro é perdido da zona fótica quando se combina com o fósforo e 
 precipita deixando o corpo de água, e o silício é perdido quando as diatomáceas morrem e 
 suas conchas densas caem para o fundo.