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Indaial – 2019 Biogeografia Prof.a Ângela da Veiga Beltrame Prof. Ricardo Wagner Ad-Víncula Veado Prof.a Regina Luiza Gouvea 2a Edição Copyright © UNIASSELVI 2019 Elaboração: Prof.ª Ângela da Veiga Beltrame Prof. Ricardo Wagner Ad-Víncula Veado Prof.ª Regina Luiza Gouvea Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. Impresso por: B453b Beltrame, Ângela da Veiga Biogeografia. / Ângela da Veiga Beltrame; Ricardo Wagner Ad- Víncula Veado; Regina Luiza Gouvea. – Indaial: UNIASSELVI, 2019. 266 p.; il. ISBN 978-85-515-0344-7 1. Biogeografia. - Brasil. I. Beltrame, Ângela da Veiga. II. Veado, Ricardo Wagner Ad-Víncula. III. Gouvea, Regina Luiza. IV. Centro Universitário Leonardo Da Vinci. CDD 574.9 III apresentação Prezado acadêmico! A ideia da elaboração deste caderno por nós, autores, derivou da necessidade de uma melhor organização e sistematização de sínteses elaboradas sobre os temas das três grandes unidades que compõem o estudo desta disciplina: • a primeira compreende a introdução à Biogeografia, seus conceitos, objeto de estudo e objetivo, a biosfera, a atmosfera e o solo, onde há condições para o desenvolvimento da vida; • a segunda aborda a história evolutiva da vida sobre a Terra, denominada aqui de Paleobiogeografia, e também as razões da distribuição e adaptação dos organismos na biosfera; • a terceira e última unidade abrange os territórios biogeográficos, os grandes biomas e a ação do homem sobre eles, de forma a se poder “viajar” através dos textos. Há o cuidado, na orientação deste estudo, no sentido de sempre se considerar a integração dos diferentes aspectos biogeográficos. Com isso, queremos enfatizar que a vida pode se desenvolver ou se adaptar ou se extinguir por um conjunto de fatores bióticos e abióticos, que agem sobre uma população ou comunidade de forma correlacionada, nunca isoladamente. Não temos intenção de esgotarmos os assuntos aqui colocados. Pretendemos que o conteúdo deste caderno seja uma boa introdução aos seus estudos em Biogeografia e que, a partir dele, possa desenvolver outras leituras sobre esta fascinante disciplina. Este caderno é dedicado a todos os estudiosos iniciantes em Biogeografia e a todos os interessados pela temática. Desejamos uma boa leitura. Prof.ª Ângela da Veiga Beltrame Prof. Ricardo Wagner Ad-Víncula Veado Prof.ª Regina Luiza Gouvea IV Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novidades em nosso material. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto em questão. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar seus estudos com um material de qualidade. Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de Desempenho de Estudantes – ENADE. Bons estudos! NOTA Olá acadêmico! Para melhorar a qualidade dos materiais ofertados a você e dinamizar ainda mais os seus estudos, a Uniasselvi disponibiliza materiais que possuem o código QR Code, que é um código que permite que você acesse um conteúdo interativo relacionado ao tema que você está estudando. Para utilizar essa ferramenta, acesse as lojas de aplicativos e baixe um leitor de QR Code. Depois, é só aproveitar mais essa facilidade para aprimorar seus estudos! UNI V VI VII UNIDADE 1 – A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS ..................................................................................1 TÓPICO 1 – OBJETO, OBJETIVOS E CONCEITO DA BIOGEOGRAFIA ...............................3 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................3 2 OBJETO E OBJETIVOS .....................................................................................................................3 RESUMO DO TÓPICO 1......................................................................................................................15 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................17 TÓPICO 2 – A POSIÇÃO DA BIOGEOGRAFIA NA CIÊNCIA GEOGRÁFICA .....................19 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................19 2 ECOSSISTEMA E GEOSSISTEMA ................................................................................................19 2.1 O GEOSSISTEMA: A ORGANIZAÇÃO ESPACIAL ................................................................21 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................24 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................25 TÓPICO 3 – A BIOSFERA ....................................................................................................................27 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................27 2 CONCEITO E LIMITES DA BIOSFERA ........................................................................................27 3 AS FONTES DE ENERGIA DA BIOSFERA ..................................................................................28 4 OS FLUXOS DE ENERGIA E NUTRIENTES NA BIOSFERA: OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS ..................................................................................................30 4.1 HOMEOSTASE EM ECOSSISTEMAS E GEOSSISTEMAS .....................................................34 RESUMO DO TÓPICO 3......................................................................................................................37 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................39 TÓPICO 4 – A ATMOSFERA ...............................................................................................................41 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................41 2 O SIGNIFICADO DO CLIMA .........................................................................................................41 3 OS PADRÕES CLIMÁTICOS E AS PLANTAS ............................................................................43 4 OS EFEITOS DO CLIMA SOBRE OS SERES VIVOS ................................................................45 RESUMO DO TÓPICO 4......................................................................................................................48 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................49TÓPICO 5 – O SOLO E OS SERES VIVOS ......................................................................................51 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................51 2 FATORES DE FORMAÇÃO DO SOLO .........................................................................................51 3 MECANISMOS E PROCESSOS PEDOGENÉTICOS .................................................................53 4 O PERFIL DE SOLO ...........................................................................................................................54 5 DESCRIÇÕES DO PERFIL EM CAMPO .......................................................................................56 5.1 DESCRIÇÕES GERAIS ..................................................................................................................56 5.2 DESCRIÇÕES ESPECÍFICAS DO PERFIL .................................................................................57 6 CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE SOLOS .................................................................................59 6.1 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS DO MUNDO ..........................................................................60 sumário VIII 6.2 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS DO BRASIL ............................................................................62 6.2.1 Tipos de Solos do Brasil .......................................................................................................62 6.2.2 Sugestão de práticas .............................................................................................................71 6.3 PROFUNDIDADE E ESPESSURA DOS HORIZONTES E CAMADAS DE SOLO .............72 6.4 COR DOS HORIZONTES OU CAMADAS DE SOLO .............................................................73 6.5 COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA ......................................................................................75 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................81 RESUMO DO TÓPICO 5......................................................................................................................83 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................84 UNIDADE 2 – A PALEOBIOGEOGRAFIA, EVOLUÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DOS SERES VIVOS ....................................................................85 TÓPICO 1 – A PALEOBIOGEOGRAFIA ..........................................................................................87 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................87 2 O ESTUDO DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS E A SUA IMPLICAÇÃO NA BIOGEOGRAFIA ............................................................................................87 2.1 PALEOSSOLOS E SEDIMENTOS ...............................................................................................90 2.2 ANÁLISE POLÍNICA OU PALINOLOGIA ...............................................................................90 2.3 DATAÇÃO RADIOMÉTRICA .....................................................................................................91 2.4 PALEONTOLOGIA .......................................................................................................................91 2.5 DENDROCRONOLOGIA ............................................................................................................92 2.6 VARVES EM VARVITOS ...............................................................................................................92 2.7 REFÚGIOS FLORESTAIS ..............................................................................................................92 2.8 PALEOMAGNETISMO .................................................................................................................93 2.9 FÓSSEIS VIVOS ..............................................................................................................................93 3 A DERIVA CONTINENTAL E O SEU SIGNIFICADO BIOGEOGRÁFICO .........................94 4 BREVE DESCRIÇÃO DA EVOLUÇÃO BIOGEOGRÁFICA NAS ERAS GEOLÓGICAS...............................................................................................................96 4.1 O ARQUENO .................................................................................................................................98 4.2 PROTEROZOICO OU PRÉ-CAMBRIANO ...............................................................................98 4.3 A ERA PALEOZOICA ...................................................................................................................99 4.3.1 Cambriano .............................................................................................................................99 4.3.2 Ordoviciano ...........................................................................................................................100 4.3.3 Siluriano .................................................................................................................................101 5.3.4 Devoniano ..............................................................................................................................101 4.3.5 Carbonífero ............................................................................................................................104 4.3.6 Permiano ................................................................................................................................105 4.4 A ERA MESOZOICA .....................................................................................................................107 4.4.1 Triássico..................................................................................................................................108 5.4.2 Jurássico .................................................................................................................................111 4.4.3 Cretáceo ..................................................................................................................................113 4.5 A ERA CENOZOICA ....................................................................................................................115 4.5.1 Terciário ..................................................................................................................................116 4.6 QUATERNÁRIO ............................................................................................................................119 4.6.1 Pleistoceno .............................................................................................................................119 4.6.2 Holoceno ................................................................................................................................120 RESUMO DO TÓPICO 1......................................................................................................................121 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................124 IX TÓPICO 2 – ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS SERES VIVOS ........................................................125 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................125 2 AS PRIMEIRAS IDEIAS SOBRE O APARECIMENTO DA VIDA ..........................................125 2.1 A ADAPTAÇÃO ............................................................................................................................134 2.2 O ISOLAMENTO GENÉTICO E GEOGRÁFICO .....................................................................136 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................138AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................140 TÓPICO 3 – A DISTRIBUIÇÃO DOS SERES VIVOS ...................................................................141 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................141 2 PADRÕES DE DISTRIBUIÇÃO DAS ESPÉCIES ........................................................................141 3 AS FORMAS DE DISPERSÃO DAS ESPÉCIES ...........................................................................144 4 ESPÉCIES EXÓTICAS OU ESTRANGEIRAS ..............................................................................146 5 OS MOVIMENTOS DOS SERES VIVOS .....................................................................................148 6 O RELEVO COMO BARREIRA OU PONTE BIOGEOGRÁFICA ...........................................149 7 POPULAÇÕES ISOLADAS: A TEORIA DA BIOGEOGRAFIA DE ILHAS ..........................150 8 A TEORIA DOS REFÚGIOS ............................................................................................................152 9 CICLOS CLIMÁTICOS, PALEOCLIMAS E OS REFÚGIOS .....................................................155 10 A TEORIA DOS REFÚGIOS E A ESPECIAÇÃO: OS CENTROS DE ORIGEM, DE DISPERSÃO E DE DIVERSIFICAÇÃO ............................................................................................156 11 REFÚGIOS BRASILEIROS ATUAIS ............................................................................................158 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................161 RESUMO DO TÓPICO 3......................................................................................................................162 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................164 UNIDADE 3 – TERRITÓRIOS BIOGEOGRÁFICOS, BIOMAS E A AÇÃO DO HOMEM ...165 TÓPICO 1 – OS REINOS BIOGEOGRÁFICOS E OS BIOMAS ..................................................167 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................167 2 TERRITÓRIOS BIOGEOGRÁFICOS .............................................................................................167 2.1 REINO HOLÁRTICO ....................................................................................................................172 2.2 REINO PALEOTROPICAL .........................................................................................................173 2.3 REINO AUSTRALIANO ...............................................................................................................173 2.4 REINO NEOTROPICAL ...............................................................................................................179 3 OS BIOMAS .......................................................................................................................................182 3.1 BIOMA DE TUNDRA ...................................................................................................................183 3.2 BIOMA DE TAIGA – FLORESTA BOREAL DE CONÍFERAS ................................................186 3.3 FLORESTA TEMPERADA SEMIDECÍDUA OU MISTA .........................................................190 3.4 BIOMA DE ESTEPES, PRADARIAS OU CAMPOS .................................................................191 3.5 BIOMA DE DESERTOS E SEMIDESERTOS ..............................................................................193 3.6 VEGETAÇÃO MEDITERRÂNEA ...............................................................................................199 3.7 BIOMA DE SAVANAS ..................................................................................................................202 3.8 BIOMA DE FLORESTAS PLUVIAIS EQUATORIAIS ..............................................................205 RESUMO DO TÓPICO 1......................................................................................................................208 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................210 TÓPICO 2 – PAISAGENS FITOGEOGRÁFICAS ...........................................................................213 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................213 2 DOMÍNIOS MORFOCLIMÁTICOS BRASILEIROS .................................................................213 2.1 DOMÍNIO DOS CHAPADÕES TROPICAIS COM DUAS ESTAÇÕES, RECOBERTOS POR CERRADOS E COM FLORESTAS-GALERIA ......................................215 X 2.2 DOMÍNIO DAS REGIÕES SERRANAS TROPICAIS ÚMIDAS OU DOS "MARES DE MORROS", RECOBERTOS POR FLORESTAS PLUVIAIS ...............................218 2.3 DOMÍNIO DAS DEPRESSÕES INTERMONTANAS SEMIÁRIDAS, COM INSELBERGS E DRENAGEM INTERMITENTE E RECOBERTAS POR CAATINGAS ..............................222 2.4 DOMÍNIO DAS TERRAS BAIXAS EQUATORIAIS, EXTENSIVAMENTE FLORESTADAS DA AMAZÔNIA ..............................................................................................225 2.5 DOMÍNIO DOS PLANALTOS DAS ARAUCÁRIAS ...............................................................227 2.6 DOMÍNIO DAS PRADARIAS MISTAS DO SUDESTE DO RIO GRANDE DO SUL ..........230 RESUMO DO TÓPICO 2......................................................................................................................233 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................235 TÓPICO 3 – DINÂMICA DA VEGETAÇÃO: SUCESSÃO E CLÍMAX ......................................237 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................237 2 A COMUNIDADE VEGETAL E COMUNIDADES VEGETAIS ...............................................238 3 O DESENVOLVIMENTO DA COMUNIDADE. SUCESSÃO, CLÍMAX E HIERARQUIA DAS COMUNIDADES ............................................240 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................................247 RESUMO DO TÓPICO 3......................................................................................................................249 AUTOATIVIDADE ...............................................................................................................................250 REFERÊNCIAS .......................................................................................................................................253 1 UNIDADE 1 A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • compreender os fundamentos históricos, conceituais e metodológicos da Biogeografia; • identificar a posição da Biogeografia na ciência geográfica, bem como o funcionamento dos ecossistemas e geossistemas; • entender o funcionamento da biosfera e sua dinâmica de sustentação da vida; • compreender os padrões climáticos e sua relação com as plantas, bem como os efeitos do clima sobre os seres vivos; • conhecer os diferentes tipos de solos, os processos que o originaram e sua importância na sustentação da vida. Esta unidade está dividida em cinco tópicos. No decorrer da unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – OBJETO, OBJETIVOS E CONCEITO DA BIOGEOGRAFIA TÓPICO 2 – A POSIÇÃO DA BIOGEOGRAFIA NA CIÊNCIA GEOGRÁFICA TÓPICO 3 – A BIOSFERA TÓPICO 4 – A ATMOSFERA TÓPICO 5 – O SOLO E OS SERES VIVOS 2 3 TÓPICO1 UNIDADE 1 OBJETO, OBJETIVOS E CONCEITO DA BIOGEOGRAFIA 1 INTRODUÇÃO Antes de conhecer o objeto, os objetivos e o conceito da Biogeografia é importante compreender o surgimento desta ciência. Então, vamos conhecer quando surgiram as primeiras abordagens e o período em que ela se firmou como ciência? Desde o século XIX, as primeiras abordagens biogeográficas se apoiavam na Biologia e na Ecologia, firmando-se como ciência em meados do século XX. Mas, ao contrário da Ecologia, que não considera o espaço, somente o hábitat, desenvolveu-se uma visão espacial, integrando-a definitivamente no seio da Geografia. Com o uso do modelo sistêmico, os estudos biogeográficos foram ampliados e pôde-se determinar, com maior exatidão, o campo de estudo biogeográfico dentro de uma perspectiva espacial integrada. Vamos conhecer o objeto e objetivos dessa ciência, assim como alguns conceitos da Biogeografia? 2 OBJETO E OBJETIVOS O objeto de um estudo é o eixo central de uma investigação e os objetivos estabelecem a finalidade da pesquisa, a meta que se espera alcançar com o desenvolvimento do estudo. Então, atentem-se para o objeto e objetivos da Biogeografia. Por volta dos anos de 1930, a abordagem sistêmica é preconizada por Ludwig Von Bertalanffy e R. Defay, com aplicações na Biologia e na termodinâmica. Para conhecer um pouco mais sobre a teoria que apresenta aplicação em várias áreas do conhecimento, consulte a obra de Bertalanffy (1973), intitulada Teoria Geral dos Sistemas. DICAS UNIDADE 1 | A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS 4 Como as abordagens biogeográficas se apoiavam na Biologia e na Ecologia, ainda hoje confunde-se Biogeografia com Ecologia. A Biogeografia explica a distribuição dos seres vivos no espaço organizado. O dinamismo da expansão e distribuição das espécies na biosfera é muito complexo e envolve conceitos da Geografia, da Ecologia, da Biologia, da Climatologia, da Hidrologia e muitas outras disciplinas, inclusive as ligadas à Geografia Humana, como você poderá perceber ao longo desse livro didático. Como as primeiras abordagens biogeográficas se apoiavam na Biologia e na Ecologia, vamos apresentar o conceito de Ecologia e, dessa forma, compreender o eixo central da investigação da Ecologia e da Biogeografia. Dansereau (1957, p. 323; 1999, p.128) definiu a Ecologia como “o estudo das reações das plantas e animais ao seu ambiente imediato, o seu hábitat (e não à sua localização geográfica)”. Ele foi um dos primeiros ecólogos a tentar construir uma ponte entre Ecologia e Biogeografia, ao enfocar a participação humana no meio natural. Quanto à Biogeografia, considera o espaço geográfico organizado para explicar as causas e as consequências da distribuição das espécies. Para isso, precisa considerar o passado e, com ele, explicar o presente, considerando o homem como um elemento primordial na distribuição das espécies, papel que é, muitas vezes, ignorado por muitos biogeógrafos, que se preocupam apenas com os fatores naturais. Não se pode esquecer que o homem sempre exerceu participação fundamental na repartição das espécies. Causas naturais e antropogênicas se misturam no decorrer do tempo. Vejamos algumas definições de Biogeografia. Dansereau (1959) define a Biogeografia como “a ciência que estuda a distribuição, a adaptação, a expansão e a associação das plantas e dos animais”. Lemée (1967 apud KUHLMANN, 1977, p. 48) a define como “a ciência da repartição dos seres vivos, de suas causas e de suas modificações”. (FURON, 1965 apud KUHLMANN, 1977, p. 48) afirma que a Biogeografia “é a ciência que estuda a repartição dos seres vivos na superfície dos continentes e no seio dos oceanos e as causas dessa repartição no espaço e no tempo”. Elhai (1968 apud QUINTANILLA, 1981, p. 58) destaca a inter-relação da natureza com o homem e sintetiza o objeto e o objetivo da Biogeografia: “A Biogeografia estuda os organismos vivos, as plantas e os animais na superfície do globo, na sua repartição, em seu agrupamento e em suas relações com outros elementos do mundo físico e humano”. Para Mielke (1989, p. 1), a Biogeografia “é o estudo científico dos padrões globais dos animais e das plantas”. Margalef (1989, p. 238) compara a Biogeografia com a Ecologia, e sua definição mostra que ele se preocupa com o espaço geográfico, um conceito importante na Geografia, mas que a Ecologia não leva em conta: a Biogeografia é “[...] o estudo dos fenômenos biológicos em sua manifestação espacial [...]”. TÓPICO 1 | OBJETO, OBJETIVOS E CONCEITO DA BIOGEOGRAFIA 5 Troppmair (1989, p. 1) defende a Biogeografia como parte integrante da Geografia, pois “estuda as interações, a organização e os processos espaciais” nos quais os seres vivos, inclusive o homem, têm participação fundamental. Por isso, Troppmair diz (2006, p. 1) que a Biogeografia estuda “as interações, a organização e os processos espaciais do presente e do passado, dando ênfase aos seres vivos — biocenoses — que habitam determinado local: o biótopo”. Cox e Moore (1994, p. 1) definem a Biogeografia como “o estudo das coisas vivas num contexto espacial e temporal”. A Biogeografia pesquisa as razões da distribuição dos organismos, das comunidades vivas (biocenoses) e dos ecossistemas nas paisagens, países e continentes do mundo. A estrutura, a função, a história e os fatos indicadores sobre espaços são o objetivo dos estudos biogeográficos. Seu objeto de estudo é, então, a dinâmica complexa da distribuição espacial dos seres vivos na superfície do planeta. Para compreender melhor o objeto e objetivos da Biogeografia, podemos fazer um exercício procurando responder a várias questões básicas, que segundo Cox e Moore (1994), os biogeógrafos procuram responder: • Por que há tantos seres vivos? • Por que eles se encontram distribuídos segundo os padrões atuais? • Ocuparam eles, no passado, os mesmos padrões de distribuição de hoje? • As atividades humanas alteram esses padrões e, se os alteram, o que acontecerá no futuro? E por falar das atividades humanas e alterações nos padrões da distribuição das espécies, cabe ressaltar que a Geografia é antropocêntrica. O homem pode desequilibrar algumas variáveis do meio físico e acelerar e desequilibrar esses mecanismos e, pois, transformar a organização espacial. Por essa razão, Cox e Moore (1994, p. 1) afirmam que “[...] seria irreal fazer uma síntese da Biogeografia sem considerar o impacto causado pela espécie humana”. Quanto a Quintanilla (1981), confere fundamental importância à atuação do homem como modificador do meio natural. A tarefa do geógrafo que estuda a Biogeografia é buscar respostas para essas indagações e procurar regras gerais que as expliquem e, dessa forma, construir uma rede de conhecimentos que possa ser usada em predições para o futuro das espécies, incluindo a humana. IMPORTANT E UNIDADE 1 | A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS 6 Dansereau mostrou que a Biogeografia busca auxílio em muitas outras ciências. Ele chamou essas disciplinas auxiliares de níveis de integração. Contudo, o pilar principal da Biogeografia é a Geografia, em que se tem a base do estudo representada pela noção de espaço, de organização espacial. A distribuição dos seres vivos se faz no espaço geográfico e altera, com a dinâmica, a organização espacial. Vamos, então, ver onde a Biogeografia busca auxílio e como elas se integram? As disciplinas auxiliares da Biogeografia — Climatologia, Geologia, Pedologia, Fisiologia, Etologia, Sociologia, Antropologia, Filosofia, Ecologia, Biologia, Química, Física, Botânica, Zoologia, Paleontologia, Matemática, Estatística, Bioquímica, dentre outras — são integradas sob um único ponto de vista, o geossistema, que, de acordo com Monteiro (1996, p. 67), é o “elemento de integração da síntese geográfica”. Para ficar mais claro, vamos abordar os importantes conceitos de geossistema e ecossistema. Observe atentamente as definiçõesde geossistema e ecossistema e compreenda a diferença entre eles. Os estudos geográficos e biogeográficos integram-se nos pontos de vista do geossistema e do ecossistema, embora sejam conceitos diferentes, que não devem ser confundidos. Orellana (1985, p. 130) explica: “[...] no ecossistema a ênfase é toda para o componente vivo (biocenose) e o físico é acessório e muito variável [...]. No geossistema o elemento básico para a classificação é o espaço e tudo o que nele está contido em integração funcional”. O geossistema é a integração do meio físico, que constitui a sua base com o meio biótico que vive nele. Então, ficou claro que a Biogeografia estuda a distribuição das espécies no espaço organizado? Contudo, para conhecer como ela ocorre é necessário considerar o passado e, com ele, explicar o presente. Portanto, conhecer a distribuição atual das espécies implica no estudo da sua evolução. Não apenas situar as espécies em uma determinada época geológica, mas, especialmente, compreender o papel delas nos biótopos pretéritos. Da mesma forma, entender como as espécies atuais derivaram das suas ancestrais (Figura 1) e que participações elas têm, hoje, nos biótopos. Então, a noção de tempo volta- se para outro ponto de vista — quanto tempo ainda viverão as espécies atuais que se encontram em estado de extinção? Quanto tempo levará para que essas espécies, ao invés de se extinguirem, se adaptem às transformações dos biótopos? São perguntas feitas por Cox e Moore (1994, p. 2), para as quais os biogeógrafos precisam encontrar a resposta. TÓPICO 1 | OBJETO, OBJETIVOS E CONCEITO DA BIOGEOGRAFIA 7 FIGURA 1 – ÁRVORE GENEALÓGICA HUMANA FONTE: <http://humanorigins.si.edu/evidence/human-family-tree>. Acesso em: 21 set. 2018. Antes de saber o que é um biótopo, é necessário conhecer o significado de biótipo. Biótipo é um conjunto de indivíduos com patrimônios genéticos semelhantes. Assim, um biótopo é a área física na qual os biótipos adaptados às condições ambientais se apresentam praticamente de maneira uniforme. ATENCAO Conheça uma analogia desde a criação do universo até os dias atuais acessando o site http://www.ufjf.br/fisicaecidadania/conteudo/big-bang/. Para realizar essa analogia, foi utilizado um calendário cósmico baseado na obra do astrônomo Carl Sagan, em que todo o tempo cósmico foi reduzido a um ano. Essa também é uma dica para quem trabalha ou atuará em sala de aula, pois, nesse calendário, cada mês do ano representa um pouco mais de um bilhão de anos, e nos 12 meses estão representados 14 bilhões de anos, a idade do universo. Acesse o site e faça essa viagem! DICAS UNIDADE 1 | A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS 8 Vamos falar agora de outro campo da Biogeografia: as populações e comunidades. Já que a Biogeografia estuda a distribuição das espécies, é importante conhecer a complexa rede de inter-relacionamento dos seres vivos nas comunidades, que pode permitir a coexistência de espécies diferentes no mesmo biótopo selecionando as bem adaptadas, mas, também, pode eliminar as populações pouco adaptadas. Você conhece uma espécie que possui muita flexibilidade para se adaptar às mudanças ambientais? A espécie humana tem muita flexibilidade, não somente pela sua própria capacidade fisiológica, mas também por dispor de técnicas (Figura 2). Foram os usos dessas técnicas que permitiram uma transformação na paisagem natural, e a velocidade com que tais técnicas se inovam permite que as mudanças possam ser mais velozes e intensas, podendo afetar a estabilidade dos ecossistemas. FIGURA 2 – IMPACTO DA MUDANÇA CLIMÁTICA NA SAÚDE FONTE: <https://exame.abril.com.br/mundo/oms-ressalta-impacto-da-mudanca-climatica-na- saude/>. Acesso em: 21 set. 2018. Ao afetar a estabilidade dos ecossistemas, podemos comprometer a existência de muitas espécies, inclusive a do próprio homem. Então, vamos conhecer o conceito de ecossistema para compreender como as mudanças impostas a tais sistemas podem afetar sua estabilidade e, dessa forma, refletirmos sobre nossas ações. A noção de ecossistema é capital para a Geografia. Segundo Solórzano, Oliveira e Guedes-Bruni (2009), o conhecimento da história ambiental de uma determinada área pode ser compreendido a partir do amplo campo conceitual de paisagem, sejam elas geográficas ou ecológicas. Os autores mencionam que, dentre essas abordagens, encontra-se um conceito de paisagem definido como um TÓPICO 1 | OBJETO, OBJETIVOS E CONCEITO DA BIOGEOGRAFIA 9 mosaico de ecossistemas locais. Entretanto, o ecossistema não tem escala, o que não impede que possa ser abordado convenientemente pelos estudos geográficos. No entanto, deve-se tomar o devido cuidado, exatamente pela falta da escala. Mas, o que é um ecossistema? Ecossistema é um conjunto constituído pelas interações entre componentes bióticos, como os organismos vivos, e os componentes abióticos, elementos químicos e físicos, como o ar, a água, o solo e minerais. Tais componentes interagem através das transferências de energia dos organismos vivos entre si e entre estes e os elementos do ambiente. As diferenças entre o ecossistema e o geossistema começam aqui — a escala. O ecossistema não é um lugar físico na natureza, mas, sim, um conjunto de relações ecológicas, que não pode ser mapeado, porque não tem dimensão espacial, muito embora essas relações de deem no espaço geográfico. O geossistema tem dimensão e pode ser representado cartograficamente. Foi mencionado anteriormente que existe uma interação, uma relação dos organismos com o meio em que vivem e com os outros seres vivos. O fato de tais relações acontecerem no campo sociológico e biológico proporciona a dificuldade de mapeá-las. Consideremos, por exemplo, a polinização das flores por pássaros, insetos ou pelo vento. O mecanismo da polinização é biológico, mas também implica num aspecto geográfico — graças a ele, a planta pode se expandir e ocupar o espaço geográfico. A polinização não pode ser mapeada, mas seus resultados podem ser colocados em tabelas e gráficos. A expansão da vegetação, por seu lado, pode ser mapeada. Esse fato evidencia a interligação da Ecologia com a Biogeografia e com a Geografia, o que mostra que as noções de ecossistema e de geossistema se completam. A Biogeografia não estuda apenas a distribuição das espécies, mas, também, as interações dos seres vivos entre si e com o meio em que vivem, tal como se faz na Ecologia. Contudo, com a diferença de que o espaço organizado tem que ser levado em conta, o que representa o estudo da organização do espaço, em que interagem elementos bióticos e abióticos, incluindo o homem. Elementos bióticos são aqueles relativos aos organismos vivos, como plantas e animais, enquanto elementos abióticos são relativos aos aspectos físicos, químicos ou físico- químicos do meio ambiente, como a luz, a temperatura, o vento etc. NOTA UNIDADE 1 | A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS 10 Quando uma população se estabelece num biótopo, provocará mudanças que alterarão a organização espacial do geossistema. É o caso dos cupins (insetos da ordem Isoptera), que mudam a paisagem natural do cerrado brasileiro quando erigem seus ninhos. O número elevado de cupinzeiros dificulta o uso para pastagem e agricultura (Figura 3). Ao observar a figura que segue é possível visualizar os montículos feitos por cupins. Nas zonas rurais, os cupinzeiros podem causar inúmeros problemas. Isso ocorre especialmente quando os montículos surgem no meio do pasto ou da área agrícola, atrapalhando a passagem de máquinas e animais. De acordo com a Embrapa, altas infestações de cupinzeiros limitam a movimentação de máquinas e, por vezes, dos próprios animais. Reconhece-se também que os cupinzeiros podem abrigar animais como cobras, aranhas, escorpiões, ninhos de vespas, abelhas, ratos etc. (EMPRAPA, 1996). FIGURA 3 – CUPINZEIROS FONTE: <http://g1.globo.com/sao-paulo/sorocaba-jundiai/nosso-campo/noticia/2017/02/cupinzeiros-ocupam-espaco-que-e-do-gado.html>. Acesso em: 21 set. 2018. Na África, os elefantes devastam as florestas de acácias, das quais usam apenas a casca para se alimentar. Uma publicação da Secretaria de Educação do Paraná, sobre o elefante africano, aponta que três quartos da vida do elefante são dedicados à procura de recursos de comida e água, a dieta é estritamente herbívora. A maior parte deles consome entre 70-150 kg de comida e 80-100 litros de água por dia. As acácias estão entre folhagens e frutas mais consumidas e preferidas dos elefantes (SECRETARIA DE EDUCAÇÃO DO PARANÁ, s.d.). Conforme os exemplos anteriores, os animais alteram a paisagem natural, contudo numa escala que se diferencia das alterações provocadas pelo homem, considerado o principal transformador das paisagens. Além das modificações que ele introduz nos biótopos e nos ecossistemas, um fato que não desperta muita atenção, a proliferação de doenças, é um dos mais importantes efeitos do mau planejamento regional. Muitas epidemias, que se julgavam controladas ou até erradicadas, voltaram com muita força desde o final do século passado. TÓPICO 1 | OBJETO, OBJETIVOS E CONCEITO DA BIOGEOGRAFIA 11 Outros exemplos dos efeitos da organização espacial é a dengue e a febre amarela, transmitidas pelo mosquito Aedes aegypti, a malária protagonizada pelo mosquito Anopheles darlingi, que introduz o protozoário do gênero Plasmodium, a cólera, trazida pelo bacilo Vibrio comma, que vive em águas contaminadas por esgotos, são exemplos mais recentes de endemias típicas do século XIX e anteriores. A organização do espaço não se refere apenas à estrutura visível da paisagem do geossistema. As microformas, quase invisíveis e pouco observadas, são um importante componente da organização do espaço. Restos de comida, simples farelos de pão, por exemplo, esquecidos no canto da sala e que nos passam despercebidos, são excelentes fontes de alimentos para uma população inteira de baratas. As lagartixas, que habitam os cantos invisíveis das casas, são um grande e útil predador de baratas e mosquitos. A organização do espaço doméstico é fortemente influenciada pelos insetos e outros animais, como os ratos. FIGURA 4 – ESPÉCIES QUE HABITAM EM ÁREAS NATURAIS OU SEMINATURAIS FONTE: <http://ciclovivo.com.br/vida-sustentavel/bem-estar/e-book-gratuito-ensina-como-criar- corredores-de-plantas-em-centros-urbanos/>. Acesso em: 22 set. 2018. Uma dica para as pessoas que queiram conservar a biodiversidade local de centros urbanos é a criação de corredores ecológicos urbanos — espaços compostos por vegetações de diferentes características que fazem a conexão entre áreas naturais, auxiliando na sobrevivência de muitas espécies, isoladas umas das outras pelas edificações urbanas. FONTE: <http://ciclovivo.com.br/vida-sustentavel/bem-estar/e-book-gratuito-ensina-como- criar-corredores-de-plantas-em-centros-urbanos/>. Acesso em: 22 set. 2018. NOTA UNIDADE 1 | A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS 12 Além da organização do espaço não se referir somente à estrutura visível, ela também tem uma vertente natural, ou seja, não é somente o homem que cria a paisagem. Há fatores físicos que interferem na distribuição das espécies e na organização do espaço. Por exemplo, nas altas montanhas, a distribuição das plantas está diretamente ligada às faixas de temperatura. Podemos observar isso nas serras de Santa Catarina, que não são tão altas, mas que mostram essa distribuição claramente. Em Santa Catarina, é possível observar uma clara distribuição natural da vegetação — a floresta ombrófila densa no litoral e nos morros e serras litorâneas, a floresta de araucária e os campos no planalto, com as suas respectivas particularidades. Outro exemplo é a distribuição das temperaturas segundo as latitudes. E quanto às diferentes organizações espaciais e sociais, será que para observá-las precisamos sobrevoar uma área ou fazer uma saída de campo munidos dos mais diferentes instrumentos de observação? Não necessariamente. Há inúmeras maneiras de estudar a Biogeografia, tanto em excursões programadas nos cursos de Geografia e Ecologia, como um simples passeio em um jardim ou em um quintal. Os jardins e os quintais apresentam uma organização social e espacial muitíssimo variada, por isso são excelentes locais para se observar pequenos animais e insetos nas relações que travam entre si e com o ambiente. As comunidades dos jardins e quintais dependem integralmente do arranjo dos elementos componentes. Outro exemplo de local a ser explorado em uma observação é a sombra de um arbusto. Ela, por exemplo, abriga seres vivos que preferem locais frescos e com alguma umidade, desde pequenos insetos, como aranhas; animais, como minhocas, lesmas e centopeias; e plantas, como os musgos. Durrel e Durrel (1989, p. 31) explora o ambiente doméstico numa observação criteriosa e assinala: “um quintal é um bom lugar para se estudar a história das plantas, uma vez que estamos, por assim dizer, ‘in situ’ e podemos observar as suas condições de crescimento, a forma como florescem e dão sementes e quais os animais que as ajudam ou prejudicam”. Quanto menos perturbação sofreu esse quintal ou jardim, maior será a diversidade de seres vivos nele abrigada. Você já parou para observar as espécies do seu jardim ou do quintal da sua casa? Sabe como as espécies interagem entre si e com o meio onde habitam? Então, esse pode ser um bom exercício de observação. Você poderá observar os diferentes hábitos das espécies. Por exemplo, as populações em um quintal mudam com as horas do dia, porque cada ser vivo tem o seu próprio relógio biológico, que interfere no seu comportamento. Há espécies que preferem as horas mais frescas da manhã e da tarde, outras aparecem no final da tarde e outras, ainda, só vêm à noite. Nas horas mais quentes, os indivíduos, normalmente, permanecem em repouso, a fim de resguardar a energia. Nisso inclui-se o homem, com a sua tradicional sesta após o almoço. No interior das residências também podemos encontrar padrões biogeográficos bem distintos. TÓPICO 1 | OBJETO, OBJETIVOS E CONCEITO DA BIOGEOGRAFIA 13 Assim, compreende-se que a busca do conhecimento em Biogeografia passa decisivamente pela observação in situ das inter-relações entre os seres vivos e deles com o ambiente, como observa Beltrame (1999, p. 519): “a observação do ambiente natural faz parte do cotidiano do ser humano, de forma mais ou menos consciente. Todavia, no contexto acadêmico, essa operação deve ser cada vez melhor registrada, organizada e sistematizada”. Vamos falar agora dos ramos da Biogeografia para compreender melhor essa ciência. Foi mencionado anteriormente que a Biogeografia trata da distribuição das espécies e da interação delas entre si e com o meio. Contudo, essa ciência está dividida em dois ramos: a Fitogeografia, que estuda a distribuição espacial e as formas de dispersão das plantas na biosfera; e a Zoogeografia, que analisa as formas de distribuição e dispersão dos animais. No Brasil, de um modo geral, tem-se dispensado mais atenção à Fitogeografia. Camargo (1993) aponta várias dificuldades por que a Zoogeografia é menos estudada. Vamos conhecer e ver quais são? • a mobilidade constante dos animais à procura de comida e de abrigo; • a competição entre as populações e dentro delas, os hábitos específicos de cada espécie, como a vida noturna, o pequeno porte dos animais brasileiros; • com a única exceção da onça; • o pequeno número de indivíduos por espécie, o que torna uma floresta, por exemplo, quase vazia, sobretudo de mamíferos. Cremos que você já tenha visto documentários ou reportagens trazendo algumas espécies que são vigiadas por horas, ou dias, numa tentativa de o observador capturar suas imagens. Então, não é tão simples uma aproximação entre o homem e um animal — ou ele foge ou está bem escondido. O pesquisador tem que acompanhar durante vários dias as pegadas,as fezes e todos os traços deixados pelo animal no hábitat até encontrá-lo. Há lugares específicos frequentados pelos animais, como locais em que vão dessedentar-se em rios. E eles têm períodos próprios para ir a esses lugares, geralmente, ao cair da noite. Por essa razão é importante conhecer pessoas que vivam nas proximidades desses biótopos. Elas, de modo geral, têm algum conhecimento dos hábitos dos animais. Os lugares mais indicados para se encontrar um animal ou ave são os ecótonos, uma faixa de transição entre ecossistemas diferentes — que não deve ser confundido com zonas de conflito ou de tensão ecológica, quando uma ou mais espécies tentam se impor sobre outras, em clara competição pelo espaço. Por outro lado, Camargo (1993) ressalta que o estudo da vegetação é facilitado, porque as plantas são fixas e permitem melhor observação, que consiste, principalmente, nas suas relações com o clima, o relevo e o solo. UNIDADE 1 | A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS 14 A Fitogeografia estuda as relações das plantas com os fatores físicos e bióticos dos biótopos. A flora é um tema da Botânica, mas não pode ser esquecida pela Fitogeografia. O enfoque biogeográfico não é biológico, mas procura relacionar as espécies de plantas — e de animais — com o meio em que se encontram. Finalmente, o objetivo da Biogeografia é estudar a repartição dos seres vivos na Terra e criar as bases conceituais para que a sua compreensão possa conduzir ao conhecimento dos hábitos e do comportamento das espécies, permitindo que as pesquisas se estendam até o âmbito da qualidade de vida para as outras espécies e, por extensão, para o próprio homem. 15 Neste tópico, você aprendeu que: • A Biogeografia explica a distribuição dos seres vivos no espaço organizado. O dinamismo da expansão e distribuição das espécies na biosfera é muito complexo e envolve conceitos da Geografia, da Ecologia, da Biologia, da Climatologia, da Hidrologia e muitas outras disciplinas, inclusive as ligadas à Geografia Humana. • A Biogeografia considera o espaço geográfico organizado para explicar as causas e as consequências da distribuição das espécies. Para isso, tem que considerar o passado e, com ele, explicar o presente. • Para Mielke (1988, p. 1), a Biogeografia “é o estudo científico dos padrões globais dos animais e das plantas”. • A Biogeografia estuda as interações, a organização e os processos espaciais do presente e do passado, dando ênfase aos seres vivos — biocenoses — que habitam determinado local: o biótopo. • A Biogeografia pesquisa as razões da distribuição dos organismos, das comunidades vivas (biocenoses) e dos ecossistemas nas paisagens, países e continentes do mundo. A estrutura, a função, a história e os fatos indicadores sobre espaços são o objetivo dos estudos biogeográficos. • A tarefa do biogeógrafo é buscar respostas para essas indagações e procurar regras gerais que as expliquem e, dessa forma, construir uma rede de conhecimentos que possa ser usada em predições para o futuro das espécies, incluindo a humana. • O tempo é importante na Biogeografia. Ele tem duas escalas diferentes — a escala do homem e a escala dos tempos geológicos. • Conhecer a distribuição atual das espécies implica no estudo da sua evolução. Não apenas situar as espécies em uma determinada época geológica, mas, sobretudo, compreender o papel delas nos biótopos pretéritos. • As diferenças entre o ecossistema e o geossistema começam aqui — a escala. O ecossistema não é um lugar físico na natureza, mas, sim, um conjunto de relações ecológicas, que não pode ser mapeado, porque não tem dimensão espacial, muito embora essas relações se deem no espaço geográfico. O geossistema tem dimensão e pode ser representado cartograficamente. RESUMO DO TÓPICO 1 16 • A Biogeografia é dividida em dois ramos: a Fitogeografia, que estuda a distribuição espacial e as formas de dispersão das plantas na biosfera; e a Zoogeografia, que analisa as formas de distribuição e dispersão dos animais. • O enfoque biogeográfico não é biológico, mas procura relacionar as espécies de plantas — e de animais — com o meio em que se encontram. 17 1 O que estuda a Biogeografia e quais são os dois principais ramos em que ela é dividida? 2 Acerca do objeto, objetivo e conceito da Biogeografia, julgue V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) As primeiras abordagens biogeográficas, desde o século XIX até meados do século XX, apoiavam-se na Biologia e na Ecologia. ( ) A Biogeografia considera o espaço geográfico organizado para explicar as causas e as consequências da distribuição das espécies. Para isso, tem que considerar o passado e, com ele, explicar o presente. ( ) A Biogeografia pesquisa as razões da distribuição dos organismos, das comunidades vivas (biocenoses) e dos ecossistemas nas paisagens, países e continentes do mundo. A estrutura, a função, a história e os fatos indicadores sobre espaços são o objetivo dos estudos biogeográficos. ( ) A Biogeografia não estuda apenas a distribuição das espécies, mas, também, as interações dos seres vivos entre si e com o meio em que vivem, tal como se faz na Ecologia. ( ) A Biogeografia é dividida em dois ramos: a Fitogeografia, que estuda a distribuição espacial e as formas de dispersão das plantas na biosfera; e a Zoogeografia, que analisa as formas de distribuição e dispersão dos animais. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – V – V – V – V. b) ( ) F – V – F – V – V. c) ( ) V – F – V – V – F. d) ( ) V – V – V – F – V. AUTOATIVIDADE 18 19 TÓPICO 2 A POSIÇÃO DA BIOGEOGRAFIA NA CIÊNCIA GEOGRÁFICA UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO Neste tópico, estudaremos assuntos relacionados ao ecossistema e ao geossistema. Vamos conhecer os conceitos de ecossistema e geossistema, fundamentais para a compreensão dos estudos em Biogeografia, destacando as implicações dos geossistemas na evolução da paisagem e o seu relacionamento com o homem e demais variáveis bióticas. O enfoque sistêmico, a organização espacial do geossitema, com seus elementos constitutivos de uma paisagem integrada também são focos de estudo deste tópico, assim como as concepções de diversos autores sobre os estudos da paisagens e pesquisas integradas na Geografia. Então vamos lá! 2 ECOSSISTEMA E GEOSSISTEMA A unidade funcional da biosfera, na visão da Ecologia, é o ecossistema. Na visão geográfica, o espaço acha-se integrado à biosfera e é constituído por geossistemas (DUVIGNEAUD, 1980, p. 99; TROPPMAIR, 2002, p. 100), formados por um mosaico de ecossistemas. Esses dois sistemas são relevantes para a compreensão da biogeografia, dessa forma, reserve um tempo em seus estudos para compreendê-los corretamente. IMPORTANT E No âmbito dos ecossistemas, vamos ver o objeto de estudo da Ecologia e da Geografia. Para isso, vamos retomar o conceito de ecossistema. UNIDADE 1 | A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS 20 Um ecossistema é formado por componentes bióticos e abióbicos, sendo os bióticos todos os organismos vivos, como produtores primários, consumidores, decompositores e parasitas, já os componentes abióticos são os elementos não vivos do sistema. Ou seja, os elementos físicos e químicos que fornecem as condições necessárias para originar e manter os organismos vivos daquele ecossistema. Os elementos abióticos são, por exemplo, o solo, as condições de tempo, os nutrientes do solo. Observe na imagem a seguir que cada letra demonstra um ecossistema diferente. A figura demonstra a Tundra (A), a Taiga (B), a Floresta Temperada (C), Estepes (D), Floresta Tropical (E) e o Deserto (F). Cada ecossistema representa diferentes componentes bióticos e abióticos: FIGURA 5 – ECOSSISTEMAS E BIOMAS FONTE: <http://www.universiaenem.com.br/sistema/faces/pagina/publica/conteudo/texto-html. xhtml?redirect=98260458224460877914207452922>. Acesso em: 22 set. 2018. A Ecologiaestuda a transferência de matéria e energia no âmbito dos ecossistemas, enquanto a Geografia estuda a distribuição espacial dos ecossistemas no sistema geográfico, ou geossistema. É importante ressaltar aqui que não se pode falar de distribuição espacial dos ecossistemas unicamente, porque eles não têm escala, dimensão. Um ecossistema não ocupa lugar no espaço, porque é uma rede de inter-relações e não um elemento concreto. O ecossistema é a componente biológica do geossistema — que é físico. Já que estamos tratando de ecossistema, já se perguntou qual é a posição do homem no ecossistema? Bem, você deve se lembrar de ter estudado a sequência de matéria e energia que se inicia com seres produtores e termina nos decompositores, conhecida como Cadeia Alimentar (Figura 6), certo? Então, o homem é um componente da cadeia alimentar do ecossistema. Logo, é visto pela Ecologia como um produtor e consumidor de energia, mas a sociedade humana também é a paisagem geográfica organizada e cria paisagens diferentes. TÓPICO 2 | A POSIÇÃO DA BIOGEOGRAFIA NA CIÊNCIA GEOGRÁFICA 21 FONTE: <http://www.universiaenem.com.br/sistema/faces/pagina/publica/conteudo/atividade. xhtml?redirect=228535220920039610162044746&e=9>. Acesso em: 22 de set. 2018. FIGURA 6 – CADEIA ALIMENTAR Molusco marinho Camundongo Musaranho Gafanhoto Peixes 1 Garça Patos Ratos Aves Costeiras Peixes 2 Plantas marinhas e algas Gaviões Plantas terrestres e de pântanos Tico-tico 2.1 O GEOSSISTEMA: A ORGANIZAÇÃO ESPACIAL O enfoque geossistêmico se baseia na Teoria Geral dos Sistemas, que tem como objetivo analisar a natureza dos sistemas e a interrelação entre suas partes; a interrelação entre eles em diferentes espaços; e suas leis fundamentais. O precursor do termo geossistema foi Sotchava, da escola russa. Para Sotchava (1977 apud ROSOLÉM, 2010), a análise geossistêmica está relacionada aos sistemas territoriais naturais que se diferenciam no contexto geográfico, constituídos de elementos naturais inter-relacionados no tempo e no espaço, como parte de um todo, sendo sua estrutura influenciada pelos fatores social e econômico. De acordo com Rosolém (2010), no campo da geografia a teoria geossistêmica é caracterizada por Jean Tricart (1965), em seu estudo sobre a classificação de unidades ecodinâmicas do meio ambiente. Contudo, segundo o autor, a teoria dos sistemas é citada pela primeira vez em 1950, por Bertanlanffy. UNIDADE 1 | A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS 22 Tricart define sistema como um conjunto de fenômenos que se desenvolve a partir dos fluxos de matéria e energia, que se origina a partir de uma interdependência, no qual surge uma nova entidade global, integral e dinâmica, admitindo assim uma necessidade de análise e de visão do todo (ROSOLÉM, 2010). Os elementos constitutivos da paisagem integrada agrupam-se em unidades homogêneas em si mesmas, contudo, heterogêneas em relação ao conjunto. Essas unidades recebem inúmeras denominações: geossistemas geocomplexos, sistemas geográficos, sistemas naturais territoriais, dentre outras. Viktor Sochava (1905-1978) empregou o método sistêmico, desenvolvido pelo biólogo austríaco Ludwig von Bertalanffy (1901-1972), para desenvolver o conceito de geossistema (Monteiro, 1996). O conceito de geossistema é fundamentalmente físico (SOCHAVA,1977; ORELLANA, 1985). A análise de sistemas investiga um todo unificado, formado por partes integradas, que se completam. Dessa forma é um excelente método para o estudo da paisagem geográfica. O geossistema é estruturado por processos dinâmicos que lhe conferem um estado momentâneo e característico. Para Dias e Santos (2007), o geossistema decorre da combinação de fatores geológicos, climáticos, geomorfológicos, hidrológicos e pedológicos associados a determinados tipos de exploração biológica (Figura 7). Os processos que dinamizam os geossistemas são de ordem biótica e abiótica e sua ação origina arranjos espaciais que “[...] formam um mosaico que é a própria organização do espaço geográfico” (TROPPMAIR, 1989, p. 125). Portanto, Segundo Troppmair (2002, p. 99), o geossistema é “[...] um espaço que se caracteriza pela homogeneidade dos seus componentes, suas estruturas, fluxos e relações que, integrados, formam o sistema do ambiente físico e onde há exploração biológica”. A figura a seguir mostra o modelo geossitêmico proposto por Bertrand. A definição de Bertrand incorpora a dimensão da ação antrópica ao conceito do “complexo territorial natural” (PISSINATI; ARCHELA, 2009): FIGURA7 – MODELO GEOSSISTÊMICO FONTE: <http://biogeografia-ufsm.blogspot.com/2010/06/teoria-geossistemica-aplicada-ao- estudo.html>. Acesso em: 22 set. 2018. GEOSSISTEMA AÇÃO ANTRÓPICA POTENCIAL ECOLÓGICO (Geomorfologia + Clima + Hidrologia) EXPLORAÇÃO BIOLÓGICA (Vegetação + Solo + Fauna) TÓPICO 2 | A POSIÇÃO DA BIOGEOGRAFIA NA CIÊNCIA GEOGRÁFICA 23 Como é possível observar, o elemento humano é considerado um composto biótico na teoria geossitêmica. Para Monteiro (1994), o geossistema é uma organização espacial geográfica que forma um conjunto só entre o homem e o meio biótico e abiótico. Por essa razão, Monteiro (1994) “[...] evita a consideração das relações entre a natureza e sociedade em termos de antagonismo entre sistemas oponentes [...]”, pois, na sua opinião, o geossistema é um “[...] sistema singular, do tipo complexo, evolutivo e cibernético. O homem — parte integrante da natureza — [...] deve ser capaz de ser um elemento catalisador do jogo de relações e capaz de introduzir circuitos positivos de ‘feed-back’ regeneradores e autorreguladores do sistema”. O conceito de geossistema não está fechado — ainda se discutem as suas implicações na evolução da paisagem e o seu relacionamento com o homem e demais variáveis bióticas. Monteiro (1994) afirma ainda que a ideia dos geossistemas continua em progressão. Monteiro (1994) salienta ainda que os componentes naturais podem, muitas vezes, ser superados pela “antropização” do geossistema, especialmente em áreas urbanizadas e industrializadas, o que representa outro desafio para o geógrafo. Já se perguntou qual é o papel que o homem desempenha no geossistema? A cultura é um elemento do desenvolvimento cultural, transmitida coletivamente. Ela é própria da sociedade humana. É ela que diferencia o homem dos demais animais. Para Drew (1994, p. 1), “a tradição cultural tem desempenhado o seu papel na determinação do comportamento das pessoas em relação ao ambiente”. Sem dúvida, é um elemento indispensável na análise da dimensão antropocêntrica de um geossistema. Para refletir e compreender melhor o papel do homem no geossistema podemos nos perguntar: o homem é um componente biótico da cadeia alimentar ou é um componente à parte situado fora do geossistema? O que o altera? Ou poderá ser os dois, simultaneamente? Essas dúvidas foram levantadas na década de 1950 e, até agora, a Geografia não encontrou uma resposta. Inicialmente, os estudos biogeográficos foram realizados por biólogos e muitos ainda o são. Mas a Ecologia não estuda a distribuição das espécies, mas, apenas, a sua localização, situando-as nos diversos biomas. A Geografia tem outra concepção — ela considera a constituição do espaço geográfico, uma vez que introduz um componente espacial, que foge aos conceitos ecológicos (SCHÄFER, 1984, p. 37; CAMARGO, 1993). 24 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você aprendeu que: • Na visão geográfica, o espaço acha-se integrado à biosfera e é constituído por geossistemas. • Inicialmente, os estudos biogeográficos foram realizados por biólogos — e muitos ainda o são. Mas a Ecologia não estuda a distribuição das espécies, apenas a sua localização, situando-as nos diversos biomas. • A Geografia tem outra concepção — ela considera a constituição do espaço geográfico, uma vez que introduz uma componente espacial, que foge aos conceitos ecológicos. • O ecossistema é a componente biológica dogeossistema — que é físico. • O objetivo do enfoque sistêmico é servir como um ponto de partida e apoio para a compreensão dos processos e mecanismos integrados, que se verificam na biosfera e que nortearão a linha filosófica desse livro. • Os elementos constitutivos da paisagem integrada agrupam-se em unidades homogêneas em si mesmas, contudo, heterogêneas em relação ao conjunto. Essas unidades recebem inúmeras denominações: geossistemas geocomplexos, sistemas geográficos, sistemas naturais territoriais, dentre outras. • O geossistema é estrutura por processos dinâmicos que lhe conferem um estado momentâneo e característico. Os processos que dinamizam os geossistemas são de ordem biótica e abiótica e sua ação origina arranjos espaciais que “[...] formam um mosaico que é a própria organização do espaço geográfico” (TROPPMAIR, 1989, p. 125). • O geossistema é uma organização espacial geográfica, que forma um conjunto entre o homem e o meio biótico e abiótico. 25 1 Caracterize três grandes desafios em estudos geográficos da abordagem geossistêmica. 2 A unidade funcional da biosfera, na visão da Ecologia, é o ecossistema. Na visão geográfica, o espaço acha-se integrado à biosfera e é constituído por geossistemas formados por um mosaico de ecossistemas. Diante do exposto, analise as sentenças a seguir: I- O termo geobiocenose foi proposto pelo pedólogo russo Soukatchev, em 1947, e é semelhante ao conceito de ecossistema. II- A Ecologia estuda a transferência de matéria e energia no âmbito dos ecossistemas e esse movimento cria uma complexa rede de inter-relações. III- A Geografia estuda, por sua vez, a distribuição espacial dos ecossistemas no sistema geográfico ou geossistema. IV- Um ecossistema não ocupa lugar no espaço, porque é uma rede de inter- relações e não um elemento concreto. V- O homem é um componente da cadeia alimentar do ecossistema. Logo, é visto pela Ecologia como um produtor e consumidor de energia. Agora, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Estão corretas apenas as sentenças I, II, III e IV. b) ( ) Estão corretas apenas as sentenças I, III e V. c) ( ) Estão corretas apenas as sentenças III e IV. d) ( ) Todas as sentenças estão corretas. AUTOATIVIDADE 26 27 TÓPICO 3 A BIOSFERA UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO Caro acadêmico, nesse tópico abordaremos temas referentes à Biosfera, como conceito, limites, fontes de energia, fluxos de energia e nutrientes (ciclos biogeoquímicos). É fundamental conhecer a biosfera, pois nessa camada encontram-se elementos naturais que favorecem e oferecem condições para a manutenção da vida na Terra. 2 CONCEITO E LIMITES DA BIOSFERA A biosfera, camada do planeta capaz de ser habitada por organismos, divide-se em hidrosfera, troposfera (camada mais inferior da atmosfera) e a parte superior da litosfera, compreendendo uma faixa ou camada do globo terrestre que não ultrapassa os 20 quilômetros de espessura. É muito difícil demarcar os limites da biosfera. Formas simples de vida, como esporos e bactérias, vivem a 8 ou 9 quilômetros de altura, camada em que o oxigênio é mínimo e a temperatura está por volta de 60°C abaixo de zero. Nos oceanos, a luz alcança cerca de 200 metros de profundidade, o que é o limite para as plantas que fazem a fotossíntese. Nas fossas submarinas, a mais de 10 quilômetros de profundidade, pequenos organismos vivem no limite da sobrevivência. Na superfície dos continentes, os desertos quentes e frios, as crateras de vulcões, as fontes termais, onde a água atinge temperaturas de 80°C, são lugares onde a vida está no seu limite. Dentre esses lugares estão os picos de montanhas com "neves perpétuas" e lugares muito quentes e áridos. O limite do oxigênio é cerca de 6.000 metros de altitude, o que obriga os alpinistas a usar o equipamento especial. 28 FIGURA 8 – OS LIMITES DA BIOSFERA FONTE: <https://blog-mundo-biologia.blogspot.com/2014/05/a-biosfera-definicoes-e-limites.html>. Acesso em: 8 set. 2018 BIO SFER A ATMOSFERA HI DR OS FER A LITOSFERA 3 AS FONTES DE ENERGIA DA BIOSFERA Foi mencionado anteriormente que a transferência de energia e de matéria, que ocorre quando um organismo se alimenta do outro é chamada de cadeia alimentar. Mas onde começa esse processo de transferência de energia? Esse processo começa pelo Sol. A principal fonte de energia para a Terra é o Sol. Sua energia calorífica e luminosa espalha-se de forma desigual pela superfície, devido à forma globular do planeta. As latitudes e as altitudes criam variações diárias de luz e calor e os distribuem de forma irregular na superfície, e isso é uma das condições para a expansão das espécies. As leis da Termodinâmica dirigem o papel da energia na biosfera. A energia não pode ser criada nem destruída, apenas pode ser convertida para outra forma (Lei da Conservação da Energia). Quando uma dada quantidade de energia muda de forma, ocorre uma perda da quantidade total de energia usada antes, que se dissipa na forma de calor. A segunda lei, a Lei da Dissipação da Energia, explica essa perda. 29 FIGURA 9 – A BIOSFERA E OS SEUS SUBSISTEMAS Atmosfera Hidrosfera Atmosfera Litosfera Plantas Animais Hidrosfera Plantas Animais FONTE: Beltrame e Veado (2012, p. 24) Ao atravessar a atmosfera, a radiação solar sofre modificações e perde considerável parte da quantidade total com que chega ao topo da atmosfera. As moléculas e os íons dos gases, as partículas de poeira, o vapor d'água, as nuvens são agentes que modificam a energia incidente. Eis alguns dados sobre a energia solar (TUBELIS; NASCIMENTO, 1984, p. 31; AYOADE, 1994, p. 23): • 56 x 1026 calorias são irradiadas por minuto pelo Sol nas formas seguintes: ◦ radiação ultravioleta (comprimento de onda menor que 0,4 µm) - total de 9% recebido pela Terra; ◦ radiação visível (de 0,4 a 0,7 µm) - total de 41%; ◦ radiação infravermelha (maior que 0,7 µm) - total de 50%; ◦ a Terra intercepta 2,55 x 1018 cal - meio milionésimo do total, mas cerca de 30 mil vezes mais energia do que o total anual que a humanidade produz e consome; ◦ constante solar: total de energia que incide numa superfície de 1 cm2 do topo da atmosfera por minuto. Equivale, aproximadamente, a 2 cal/cm2/min. A energia solar gasta 9,5 minutos para percorrer os 150 milhões de quilômetros entre a Terra e o Sol. Cerca de 98% da energia incidente se perde, e a biosfera absorve apenas 2% desse total, conforme explica a Lei da Conservação da Energia. 30 4 OS FLUXOS DE ENERGIA E NUTRIENTES NA BIOSFERA: OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS A transferência de energia na cadeia alimentar é unidirecional. O percurso se inicia com os organismos autótrofos, que fabricam o seu próprio alimento através da fotossíntese; passa pelos consumidores, seres heterótrofos que necessitam buscar em outros seres a energia para sobreviver; e decompositores que se alimentam da matéria orgânica em decomposição. As formas da matéria na biosfera são pouco variadas — gasosa, sólida ou líquida. Ao contrário da energia, que tem apenas uma direção, a matéria transita na biosfera em círculos. O intemperismo é uma das formas de movimento dos materiais. O intemperismo é processo de decomposição e desintegração das rochas ocasionados por processos mecânicos, químicos e biológicos. Mas qual é a relação do intemperismo com o fluxo de matéria e energia? O material originário desse processo pode ser transportado pelo escoamento superficial, podendo ser absorvido pelas plantas. O escoamento superficial transporta grandes quantidades de detritos provenientes do desgaste do solo e das rochas, que são depositadas nos vales e nos leitos dos rios. É um processo contínuo de exportação e importação de matéria pelos geossistemas. A decomposição orgânica gera uma enorme quantidade de elementos e compostos químicos, como nitratos, fosfatos, sulfatos, ácidos orgânicos e elementos livres, como o enxofre, o carbono etc., que são prontamente absorvidos pelas plantas. Tudo começacom a absorção da energia solar pelas plantas clorofiladas. Esse início determina como a energia solar entra na biosfera e sofre modificações na sua forma, qualidade e quantidade. Esse trajeto é denominado cadeia trófica e tem várias etapas. Na fotossíntese, as plantas verdes produzem carboidratos, que, mais tarde, são usados como fonte de energia para o metabolismo da planta. As plantas verdes são chamadas de produtores primários. São autótrofas, porque produzem sua própria fonte de energia. Os herbívoros alimentam-se das plantas — são os consumidores de primeira ordem. Os carnívoros alimentam-se dos herbívoros e são os consumidores de segunda ordem. Há também os decompositores, micro e macro-organismos, que degradam ou mineralizam os restos orgânicos e compõem um importante papel na reciclagem dos nutrientes. Todos esses são heterótrofos, isto é, a fonte de energia é externa a eles. 31 Na fotossíntese, a energia solar, ou energia dispersa, é transformada em matéria ou energia concentrada. A primeira lei da Termodinâmica explica essa transformação, que é chamada de Lei da Conservação da Energia. Esse processo constitui a primeira etapa da fabricação de matéria na biosfera, por isso é denominada de produção primária e representa a quantidade de tecidos orgânicos produzida pelas plantas. Apenas 2% da energia solar são absorvidos pela biosfera — 98% se perdem. O total absorvido é, nada mais que 0,1%, usado na fotossíntese. Não obstante, esse valor tão baixo, as plantas produzem de 150 bilhões a 200 bilhões de toneladas de matéria orgânica seca por ano. IMPORTANT E Esse mecanismo complexo representa a única forma de manter a energia nos ecossistemas. A transformação de uma forma de energia — energia solar — para outra — a matéria ou energia concentrada — implica numa perda ou dissipação da energia, que supera 90% do total. Portanto, apenas 10% da matéria produzida num nível trófico são usados no nível trófico seguinte. Os nutrientes minerais têm outro processo. A energia tem um fluxo contínuo numa direção apenas — ele não volta sobre si mesmo. Mas os minerais circulam livremente na biosfera. Esse movimento circular permite que os nutrientes sejam usados várias vezes pelos seres vivos, antes de se dispersarem nos sedimentos, na água ou na atmosfera. Os nutrientes deixam os ecossistemas na forma de biomassa. O conceito de biomassa compreende as matérias orgânicas utilizadas como fontes de energia, como resíduos agrícolas, madeira e vegetais. Vamos ver como ela se dispersa? A dispersão da biomassa é feita por três caminhos: • como matéria orgânica morta, que vai ser degradada pelos decompositores, na forma de restos vegetais, e na forma de outros produtos exportados (pólen, sementes, gases, líquidos etc.); • serapilheira, restos vegetais decompostos, que serão transformados em húmus pelos saprófagos — isso constitui o ciclo curto; • transformação dessa matéria orgânica em nutrientes por fungos e bactérias. 32 Você sabe o que são os saprófagos? Os saprófagos atuam como decompositores da matéria orgânica, sendo responsáveis por grande parte da degradação desta, propiciando a reciclagem de nutrientes. E serapilheira? Conhece esse termo? Bem, serapilheira é uma camada constituída de restos de vegetais e de animais e excretas que fica acima do solo. Sua composição varia de acordo com o ecossistema onde ela se encontra. IMPORTANT E As plantas reabsorvem os nutrientes e o ciclo é fechado, para recomeçar em seguida. O ciclo longo inclui todos os consumidores (parasitas, herbívoros, onívoros e carnívoros). Embora esse ciclo seja menos representativo em termos de quantidade de matéria orgânica reciclada, os consumidores são considerados os reguladores de todo o sistema: “A sobreposição dos circuitos reguladores forma as cadeias alimentares. O ciclo longo é formado por uma sucessão dessas cadeias, que garantem, apesar das flutuações, o alto grau de estabilidade média do ecossistema”. O fluxo de gás carbônico proveniente dos processos de decomposição da serapilheira e do húmus é conhecido como respiração do solo. Os ciclos são relativamente estáveis, mas estão sujeitos a flutuações, provocadas pela quantidade de matéria que entra no sistema, por pragas, moléstias, queimadas, escoamento superficial, nevascas, vendavais etc. Walter (1986, p. 9) cita, por exemplo, que o pastoreio moderado em pradarias “[...] também estimula o crescimento vegetativo das gramíneas, a ponto de aumentar a produção anual total” de biomassa vegetal (fitomassa), incluindo a quantidade consumida pelos animais. A ciclagem dos elementos é a essência do funcionamento do ecossistema. Nos ecossistemas terrestres, elementos essenciais circulam nos detritos que recobrem o solo. No meio aquático, as fontes de nutrientes são os sedimentos. A ciclagem dos nutrientes é mais conhecida como ciclos biogeoquímicos, porque deles fazem parte tanto componentes bióticos quanto abióticos. Os ciclos biogeoquímicos são de dois tipos: ciclos gasosos, cujo reservatório é a atmosfera, e ciclos sedimentares, em que a crosta terrestre é o reservatório. Um exemplo é o ciclo do nitrogênio, representado a seguir: TÓPICO 3 | A BIOSFERA 33 FIGURA 10 – CICLO DO NITROGÊNIO FONTE: <https://sequestrarcarbono.com/2016/06/09/mudancas-climaticas-o-ciclo-do- nitrogenio/>. Acesso em: 22 set. 2018. Fixação Nitrogênio na atmosfera (N2) Bactérias fixadoras de N2 nos nódulos de raízes de leguminosas Os nutrientes variam em quantidades usadas pelos seres vivos. Por essa razão, foram classificados em duas categorias: os macronutrientes e os micronutrientes. Os macronutrientes existem em maior quantidade, porque as plantas os usam em grande quantidade. Os micronutrientes são elementos de que as plantas têm menor necessidade — embora, igualmente, sejam imprescindíveis — e, por isso, ocorrem em menor quantidade na natureza. Esses elementos são de origem natural, contudo, o homem tem introduzido nos ciclos elementos artificiais ou não, que não fazem parte da matéria orgânica, que Odum (1985, p. 132) denomina elementos não essenciais. Esses elementos provêm de indústrias, da mineração, da agricultura e contêm concentrações mais ou menos elevadas de metais e compostos orgânicos tóxicos e, sobretudo, elementos radioativos. Por não fazerem parte da matéria orgânica, os elementos não essenciais não são eliminados pelos mamíferos e acabam por se concentrar neles em órgãos como o fígado, rins, pulmões, coração, no cérebro e nas gorduras e nos músculos. Decompositores (fungos e bactérias aeróbicas e anaeróbicas) Bactérias fixadoras de N2 no solo Plantas Bactérias nitrificantes Amonificação Nitrificação Nitratos (NO3-) Nitritos (NO2-) Amônia (NH4+) Bactérias nitrificantes Bactérias desnitrifi- cantes 34 UNIDADE 1 | A BIOGEOGRAFIA, A BIOSFERA, O CLIMA, O SOLO E OS SERES VIVOS Na crosta terrestre ocorrem 90 elementos químicos. Desse total, 30 são fundamentais para os organismos — são os macronutrientes. Carbono — que aparece no dióxido de carbono, CO2, e é a base da matéria orgânica — hidrogênio, oxigênio e nitrogênio são essenciais para a vida na Terra. Os demais macronutrientes são: potássio, cálcio, magnésio, fósforo, enxofre, ferro e manganês, que fazem parte dos ciclos sedimentares. O dióxido de carbono, o hidrogênio, o oxigênio e o nitrogênio são elementos gasosos e ocorrem na atmosfera da Terra. Os macronutrientes ou oligonutrientes são: boro, magnésio, zinco, cobre, molibdênio, ferro (que também pode ser macro) e cloro. 4.1 HOMEOSTASE EM ECOSSISTEMAS E GEOSSISTEMAS A energia flui nos ecossistemas e nos geossistemas de maneiras diferentes. Esse movimento da energia está estreitamente vinculado às estruturas funcionais dos ecossistemas e dos geossistemas — ou melhor, da Ecologia e da Geografia. A Ecologia tem um fluxo no sentido vertical — os ciclos biogeoquímicos, a cadeia trófica, as relações sociológicas, a decomposição orgânica, são alguns dos
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