aula 2 ecossistemas

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ECOSSISTEMAS 
 Capítulo 2, Odum 
Definição: Qualquer unidade que abranja 
todos os organismos que funcionam em 
conjunto (comunidade biótica) numa dada 
área interagindo com o ambiente físico, de tal 
forma que um fluxo de energia produza 
estruturas bióticas definidas e ciclagem de 
materiais entre as partes vivas e não vivas 
Histórico...a evolução do conceito 
• 1877, Karl Mobius “biocenose” 
• 1887, S.A. Forbes “o lago como um microcosmo” 
• 1846 – 1903, V.V. Dokuchaev e G.F. Morozov “biocenose” 
• 1944, Sukachev “geobiocenose” 
• 1950, Bertalanffy; 1948, Hutchinson; 1958, Margalef 
→ entre 1948 e 1971 surgiu campo da ecologia de ecossistemas 
• Visão atual: Abordagem sistêmica na resolução de problemas 
ambientais 
Ecossistemas 
• Possuem 3 componentes básicos: 1) a comunidade, 2) o 
fluxo de energia e 3) a ciclagem de materiais. 
• Fluxo de energia ocorre num só sentido (energia luminosa é 
convertida em MO, que é uma forma de energia mais 
concentrada, mas a maior parte é degradada, passa pelo 
sistema e sai dele na forma de energia calórica. 
• A energia pode ser armazenada e depois liberada sob 
controle, mas não pode ser reutilizada. Em contraste, os 
materiais e a água podem ser reutilizados inúmeras vezes. A 
eficiência da reciclagem e a grandeza das importações e 
exportações de nutrientes varia muito entre sistemas. 
Fig. 2.1, Odum: Diagrama funcional de um ecossistema, modelo simplificado 
de compartimentos 
Círculo: fonte de energia, Tanques (S): depósitos, Bala: autótrofos, Hexágonos:heterótrofos 
Comunidade ilustrada como A: autótrofos, H: heterótrofos, S: “storages” - depósitos 
Deposição, sedimentação 
morte 
Fig. 2.2, Odum: Modelo de ecossistema enfatizando as funções externas, que 
devem ser consideradas como parte integral do conceito de ecossistema 
AE = ambiente de entrada, S = sistema, AS = ambiente de saída 
O tamanho do ambiente de “entrada” e saída varia muito em função de certos 
parâmetros, tais como: 1) o tamanho do sistema (quanto maior, menos 
dependente do exterior), 2) a intensidade metabólica (quanto mais alta a taxa, 
maiores a entrada e saída), 3) o equilíbrio autotrófico-heterotrófico (quanto 
maior o desequilíbrio, mais elementos externos são necessários para re-
equilibrar), 4) o estágio de desenvolvimento (sistemas jovens diferem de 
sistemas maduros) 
A Estrutura do ecossistema 
• Estrutura trófica (autótrofos e heterótrofos) 
• Fatores químicos: componentes inorgânicos (C, N, P, 
CO2, H2O e orgânicos (ptns, lipídeos, carboidratos) 
• Fatores físicos: ambiente atmosférico, hidrológico, 
climáticos 
• Separação espacial entre metabolismo autotrófico e 
heterotrófico: fotossíntese (PP) predomina em estratos 
iluminados enquanto o metabolismo heterotrófico em 
áreas de acúmulo de MO. 
• Separação temporal: Pode haver demora na utilização 
heterotrófica dos produtos dos organismos autotróficos 
(semanas, meses ou até milênios- combustíveis fósseis) 
 
Pt de vista 
ecossistêmico 
Importância de 
cd pop refletida 
na manutenção 
da integridade 
da comunidade 
Redes tróficas ilustradas considerando 3 abordagens 
Considerando 
As relações tróficas 
(Fluxo de energia) 
Fig 2.3 Odum: Comparação entre um sistema terrestre e um aquático 
I produtores 
II herbívoros 
III detritívoros 
IV carnívoros 
Três reinos funcionais da natureza 
• Baseiam-se no tipo de nutrição e na fonte de energia usados 
• Classificação ecológica é mais funcional e não taxonômica 
• Produtores usam energia luminosa para produzir MO 
• Microorganismos heterotróficos (decompositores como 
bactérias e fungos) possuem especialização mais 
bioquímica do que morfológica 
• Macroconsumidores tendem a estar adaptados 
morfologicamente para a procura ou coleta ativa de 
alimentos, com o desenvolvimento de um complexo sistema 
sensorial-motor, digestório, respiratório e circulatório 
 
Fig. 2.4 Odum: Sistema de 5 reinos baseado em 3 níveis de organização proposto por 
Copeland em 1956. Baseado na morfotaxonomia e classificação trófica. 
Os 3 tipos de nutrição 
encontram-se entre os 
monera e protista 
Figure 1.5, Ricklefs: 
Divisões maiores da vida e 
suas relações evolutivas são 
mostradas pelo padrão de 
ramificação 
Eucariotos 
Tipos de fotossíntese e de organismos 
produtores 
• Quimicamente o processo fotossintético significa 
armazenagem de uma parte da energia solar sob a forma 
de energia potencial 
 12 H2O + 6 CO2 + energia → C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 
• Fotossíntese de plantas e algas, redutor=O2 
• Fotossíntese bacteriana, redutor = S (H2S em sulfo-
bactérias verdes e roxas ou um composto orgânico no caso 
de bactérias não sulfúreas roxas e pardas) 
• Bactérias fotossintéticas são principalmente aquáticas 
• 1) Respiração aeróbica: O2 é o aceptor de elétrons (oxidante) 
 3 CH2O(carboidrato) → CO2 + H2O 
 Mais eficiente, é a via de plantas, animais e maioria de 
protistas e moneras 
• 2) Respiração anaeróbia: composto inorgânico (não é o O2) é 
o aceptor de elétrons (ex: carbonato, SO4) 
• 3) Fermentação: anaeróbica, composto orgânico oxidado tb é 
aceptor de elétrons 
• Ex 1: metanobactérias que podem usar compostos orgânicos 
(3) ou carbonato (2) liberando gás metano 
• Ex 2: Bactérias Desulfovibrio que reduzem SO4 em 
sedimentos profundos e em águas anóxicas 
• Ex 3: Leveduras decompõem resíduos vegetais 
Tipos de decomposição e decompositores 
Fig. 2.8 Odum: Decomposição em um pântano marinho (sujeito a inundação diária 
pela maré) na Geórgia. Em B enriquecimento proteico resultado da atividade 
microbiana em detritos de Spartina nos estágios finais de desintegração particulada 
(gramínea) 
(caranguejo) 
• A decomposição ocorre através de transformações de energia 
dentro de e entre os organismos, sendo uma função 
absolutamente vital 
• Resulta de processos tanto bióticos quanto abióticos,exemplos: 
 1) incêndios em pradarias e florestas além de importantes 
fatores limitantes ou de controle, tb são “decompositores” de 
detritos, liberando CO2 e outros gases para a atmosfera e 
minerais para o solo 
 2) Ação trituradora do congelamento e derretimento e o fluxo de 
água tb quebram a MO 
 3) Micro-organimos heterotróficos ou saprófagos 
(decompositores) 
 
Decomposição: uma visão geral 
Fig. 2.9 Odum: Decomposição de serrapilheira florestal em função do conteúdo 
de lignina e do clima 
As várias partes dos restos de animais e vegetais não são decompostas 
todas com a mesma velocidade. Os lipídeos, açúcares e proteínas 
decompõem-se facilmente, mas a celulose vegetal, a lignina da madeira e a 
quitina, pêlos e ossos dos animais são trabalhados muito lentamente. 
ETR: evapotranspiração real 
• Vários produtos da atividade humana (herbicidas, pesticidas e 
efluentes industriais são derivados do benzeno e estão causando 
sérios problemas por causa da baixa degradabilidade e da sua 
toxicidade 
Decomposição: uma visão geral 
• Produtos mais 
resistentes da 
decomposição acabam 
como substâncias 
húmicas. Estas são 
condensações de 
compostos aromáticos 
(fenóis) + produtos da 
decomposição de 
proteínas e 
polissacarídeos 
 
Processo de quelação 
• Detritos, substâncias húmicas e outra MO que esteja sofrendo 
a decomposição são importantes para a fertilidade do solo e 
tb formam complexos com minerais afetando a 
disponibilidade biológica dos minerais 
• Quelação: Fomação complexa com íons metálicos que 
mantém o elemento em solução e não tóxico, em comparação 
com os sais inorgânicos do metal 
• Ex: Cobre na forma livre pode ser tóxico para o fitoplâncton, 
mas não na sua forma quelada 
• Importante para mitigar efeitos tóxicos de metais e outros 
compostos, presentes p.e. em efluentes industriais 
Importância de pequenos animais na decomposição 
• Muitos animais detritívoros não digerem os substratos de 
lignocelulose, obtendo energia principalmente da flora 
associada aos detritos,mas aceleram o processo, pois: 
 - quebram detritos e assim aumentam a área de superfície 
disponível para ação microbiana 
 - acrescentam proteínas ou substâncias de crescimento que 
estimulam o crescimento microbiano 
 - estimulam o crescimento microbiano tb ao ingerir algumas 
das bactérias e fungos 
Fig. 2.11 Odum: Demonstrações experimentais da importância de pequenos 
animais na decomposição da MO. 
A) Liberação de P 
marcado a partir de 
detritos de um pântano é 
mais rápida quando 
protozoários e bactérias 
estão presentes 
B) Perda de peso e 
nutrientes na serrapilheira 
florestal é mais lenta (linha 
cheia) quando os 
microartrópodes são mortos 
com naftalina, que não afeta 
bactérias e fungos. 
C) Perda de MO em um 
campo torna-se mais 
lenta quando animais são 
retirados seletivamente 
Outras funções da decomposição 
• Outras funções da decomposição incluem a liberação de 
metabólitos secundários, que são liberados durante a 
decomposição e podem surtir efeitos sobre outras espécies 
• Podem ser inibidores (ex: penicilina produzida por fungo) ou 
estimuladores, como vitaminas (ex: tiamina, biotina, B12) 
• Substâncias alelopáticas (allelon, recíproco; pathos, 
sofrimento): presentes em algas e vegetais superiores 
• Agem muitas vezes como reguladores 
Decomposição: Sumário 
• Recicla nutrientes (mineralização da MO) 
• Quela e complexa nutrientes minerais 
• Recupera nutrientes e energia por ação microbiana 
• Produz alimento para organismos da cadeia alimentar de 
detritos 
• Produz metabólitos secundários 
• Modifica materiais inertes da superfície terrestre, produzindo 
o SOLO 
• Mantém a atmosfera rica em oxigênio 
Abordagens de estudo do ecossistema 
1) Holológica (holística) 
Entradas e saídas do sistema são medidas, propriedades 
coletivas e emergentes são avaliadas 
Ecossistema é tratado como “caixa preta” e sua função é 
avaliada sem que se especifique seu conteúdo 
2) Merológica (reducionista) 
Partes principais são estudadas em primeiro lugar para 
depois serem integradas num sistema inteiro 
 Abordagens contrastantes, mas complementares 
 Escolha depende do objetivo do estudo 
O controle biológico do ambiente geoquímico: a 
Hipótese Gaia 
• Os organismos não somente se adaptam ao ambiente 
físico, mas, através da sua ação conjunta nos 
ecossistemas, tb transformam o ambiente geoquímico 
segundo as suas necessidades biológicas 
• Os organismos, principalmente microorganismos, 
evoluíram junto com o ambiente físico, formando um 
sistema complexo de controle, o qual mantém as 
condições da Terra favoráveis a vida 
Figure 1.6, Ricklefs 
Quase 3 bilhões de 
anos se passaram 
até que níveis de 
oxigênio atmosférico 
pudessem sustentar 
organismos 
multicelulares 
O homem, mais que qualquer outra 
espécie modifica o ambiente físico 
• Cidades como “parasitas” 
da biosfera, 
• Uso de combustíveis 
fósseis libera o CO2 
armazenado no carvão, no 
petróleo 
• Intervenção em redes 
tróficas 
• Poluição 
• Desmatamento (liberando 
mais CO2 e afetando a 
biodiversidade 
Ecossistemas & Estabilidade 
• São ricos em redes de informação, que compreendem fluxos 
de comunicação físicos e químicos que interligam todas as 
partes e governam ou regulam o sistema como um todo 
• Existe certa “redundância”, i.e., mais de uma espécie ou 
componente tem a capacidade de realizar dada função, o que 
aumenta a estabilidade 
• Estabilidade varia e depende do rigor do ambiente externo e 
da eficiência dos controles internos 
• Estabilidade de resistência: capacidade de se manter estável 
diante do estresse (ex: floresta de pinheiro e resistência fogo) 
• Estabilidade de elasticidade ou resiliência: capacidade de se 
recuperar rapidamente após um distúrbio (ex: vegetação de 
gramíneas – muito inflamáveis e fogo) 
• Frequentemente são mutuamente excludentes 
Estabilidade de resistência e 
de elasticidade. 
Quando uma perturbação ou 
estresse faz com que uma 
função do ecossistema 
desvie-se da faixa normal 
de operação, o grau de 
desvio é uma medida de 
resistência relativa, 
enquanto o tempo 
necessário para a 
recuperação é uma 
medida da elasticidade 
relativa. 
A área embaixo da curva é 
uma medida da 
elasticidade total (ET) 
O Lago como Ecossistema 
Variáveis usadas na 
caracterização do lago: 
- pH 
- Oxigênio 
- Temperatura 
- Luz (e turbidez) 
- Regime de mistura 
-Densidade/biomassa 
dos produtores e 
consumidores em 
vários níveis tróficos e 
decompositores 
-Relações tróficas 
-Produtividade primária 
-Fluxo de energia (vias 
principais) 
Comparação entre sistemas aquáticos e terrestres