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