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MANUAL DO PROFESSOR BIOLOGIA ANGLO ENSINO FUNDAMENTAL ANGLO ano9 º- 2 Volume capa_final_ANGLO_SOMOS_MP_BIOLOGIA_VOL2_SEMESTRAL.indd 3 3/11/19 10:21 AM 9º ano Ensino Fundamental Manual do Professor Biologia José Manoel Martins Marcos Engelstein 2 volume MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 1 3/18/19 11:19 AM Direção Presidência: Mario Ghio Júnior Direção de Conteúdo e Operações: Wilson Troque Direção executiva: Irina Bullara Martins Lachowski Direção editorial: Luiz Tonolli e Lidiane Vivaldini Olo Gestão de projeto editorial: Rodolfo Marinho Gestão de área: Isabel Rebelo Roque e Tatiana Leite Nunes Edição: Amarilis Lima Maciel, Bianca Berneck, Carolina Taqueda e Rodrygo Martarelli Cerqueira Gerência de produção editorial: Ricardo de Gan Braga Planejamento e controle de produção editorial: Paula Godo (ger.), Adjane Oliveira (coord.), Daniela Carvalho e Mayara Crivari Revisão: Hélia de Jesus Gonsaga (ger.), Kátia Scaff Marques (coord.), Rosângela Muricy (coord.), Arali Gomes, Brenda T. M. Morais, Carlos Eduardo Sigrist, Danielle Modesto, Hires Heglan, Kátia Lopes Godoi, Marilia Lima, Maura Loria, Ricardo Miyake, Tayra Alfonso; Amanda T. Silva e Bárbara de M. Genereze (estagiárias) Arte: Daniela Amaral (ger.), Erika Tiemi Yamauchi (coord.) e Daniel Hisashi Aoki (edit. arte) Diagramação: JS Design Iconografia: Sílvio Kligin (ger.), Roberto Silva (coord.), Roberta Freire Lacerda Santos (pesquisa iconográfica) Licenciamento de conteúdos de terceiros: Thiago Fontana (coord.), Angra Marques (licenciamento de textos), Erika Ramires, Luciana Pedrosa Bierbauer e Claudia Rodrigues (Analistas Adm.) Tratamento de imagem: Cesar Wolf e Fernanda Crevin Ilustrações: Luis Moura, Setup Bureau Cartografia: Eric Fuzii (coord.) Design: Daniela Amaral (proj. gráfico e capa) Foto de capa: Eric Isselee/Shutterstock/Glow Images Ilustração de capa: D’Avila Studio Todos os direitos reservados por SOMOS Sistemas de Ensino S.A. Rua Gibraltar, 368 – Santo Amaro CEP: 04755-070 – São Paulo – SP (0xx11) 3273-6000 © SOMOS Sistemas de Ensino S.A. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Martins, José Manoel Ensino fundamental 2 : biologia 9º ano : volume 1 e 2 : professor / José Manoel Martins, Marcos Engelstein. -- 1. ed. -- São Paulo : SOMOS Sistemas de Ensino, 2019. 1. Biologia (Ensino fundamental). I. Engelstein, Marcos. II. Título. 2018-0061 CDD-372.35 Julia do Nascimento – Bibliotecária – CRB-8/010142 2019 ISBN 978 85 468 1860 0 (PR) 1a edição 1a impressão Impressão e acabamento Uma publicação MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 2 3/18/19 11:19 AM SUMÁRIO 8 VOLUME 2 ...............................................................................................4 9. Alterações na cadeia alimentar – os javalis invasores e outros casos .................................... 5 10. Interações ecológicas – o caso das acácias e das formigas ................................................. 12 11. Bioacumulação – o caso das tartarugas-matamatás ............................................................. 17 12. A crise hídrica e a conservação ambiental ......................................................................... 22 13. O caso da fragmentação florestal e dos corredores ecológicos .......................................... 28 14. O caso dos lebistes e a seleção natural ............................................................................... 35 15. Especiação – o caso dos bugios na América do Sul ............................................................ 40 16. A seleção natural em ação .................................................................................................. 46 MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 3 3/18/19 11:19 AM 8 4 Ensino Fundamental VOLUME 2 Caros professores, Dando continuidade aos estudos de caso, neste volume vamos apresentar temas sobre Ecologia e evo- lução, relacionando-os, direta ou indiretamente, a fatos que poderão estar ligados ao cotidiano dos alunos. Os estudos de caso abordados nessa temática trarão assuntos como: espécies exóticas invasoras, cadeia e teias alimentares, bioacumulação, crise hídrica, conservação, corredores ecológicos, fragmentação de ecos- sistemas, especiação e seleção natural. Esperamos que, ao final desse segundo volume, este material tenha auxiliado em seu trabalho e atendido às suas expectativas. Permanecemos sempre à disposição para ouvir suas críticas e sugestões, fundamentais na construção de um material didático de qualidade. Bom trabalho! Os autores MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 4 3/18/19 11:19 AM 85 M a n u a l d o P ro fe ss o r 9. ALTERAÇÕES NA CADEIA ALIMENTAR – OS JAVALIS INVASORES E OUTROS CASOS AULAS 25, 26, 27 e 28 Neste Módulo, apresentamos o estudo de caso da presença do javali no Brasil como uma espécie exótica inva- sora, bem como o impacto dessa situação para o ambiente e, em especial, para outras espécies com as quais ele compartilha parte do nicho ecológico. Essa análise se dá principalmente por meio do estudo de cadeias e teias alimentares. São discutidas formas de controle desses invasores e também é apresentado, no mesmo tema (espécie exótica invasora), outro estudo de caso: o do uso da joaninha-asiática como controle biológico. Objetivos • Identificar e diferenciar uma espécie nativa de uma espécie exótica. • Entender o conceito de espécie exótica invasora e aplicá -lo ao caso dos javalis no Brasil. • Compreender o conceito de nicho ecológico. • Entender o conceito de cadeias e teias alimentares e saber nomear seus diferentes níveis tróficos. • Analisar o desequilíbrio gerado em teias alimentares quando se adiciona um novo integrante que não sofre predação. • Entender as consequências da invasão de javalis para o ambiente e para as comunidades, bem como as impli- cações socioeconômicas dessa invasão. • Compreender as formas de se mitigar, manejar e conter os efeitos dos javalis invasores. • Compreender o caso da joaninha-asiática, uma espécie exótica invasora no Brasil, conhecendo os motivos de sua introdução voluntária e as consequências para o ambiente. Roteiro de aula (sugestão) Aula Descrição Anotações 25 Retorno da tarefa 3 do Módulo 8 Quem são os javalis “invasores”? De olho... na espécie exótica invasora Atividade 1 Rumo ao Ensino Médio (item 1) Orientações para a tarefa 1 (Em casa) 26 Retorno da tarefa 1 Cadeias e teias alimentares Atividade 2 Rumo ao Ensino Médio (item 2) Orientações para a tarefa 2 (Em casa) MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 5 3/18/19 11:19 AM 86 Ensino Fundamental 27 Retorno da tarefa 2 Consequências para o ambiente O controle dos javalis Atividade 3 Rumo ao Ensino Médio (item 3) Orientações para a tarefa 3 (Em casa) 28 Retorno da tarefa 3 Outro caso de espécie introduzida: a joaninha-asiática Atividade 4 Rumo ao Ensino Médio (item 4) Orientações para a tarefa 4 (Em casa) Observaç‹o: Os testes da seção Rumo ao Ensino Médio podem ser trabalhados em sala ou indicados como tarefa para casa. Noções básicas • As espécies exóticas são aquelas que chegam a locais, de forma acidental ou intencional (pelo ser humano), onde antes não habitavam. Professor(a): os conceitos de espécie exóti- ca e espécie exótica invasora já foram estudados em Ciências no 6o ano, Caderno 3. • As espécies exóticas competem com espécies nativas pelos recursos do ambiente e geralmente têm vanta- gem, pois não têm predadores naturais. São, assim, consideradas invasoras. • Os javalis no Brasil se encaixam no conceito de espécie exótica invasora: são naturais de regiões da Europa, Ásia e África, mas, atualmente, já se espalha- ram por vários estados brasileiros. • A cadeia alimentar é composta de produtores (autó- trofos), consumidores herbívoros (heterótrofos que se alimentam de produtores) e carnívoros (heterótrofos que se alimentam de consumidores), bem como de decompositores (heterótrofosque se alimentam de seres mortos, decompondo-os). • Cada elemento da cadeia ocupa um nível trófico. Os consumidores são classificados, de acordo com sua posição na cadeia, como primários, secundários, terciários, e assim sucessivamente. • Os produtores ocupam o 1o nível trófico; os consumi- dores primários, o 2o nível trófico; os consumidores secundários, o 3o nível trófico; e assim sucessivamente. • Na natureza, as cadeias alimentares apresentam-se inter- ligadas formando as teias alimentares. Um mesmo orga- nismo pode fazer parte de diferentes cadeias alimentares, ocupando mais de um nível trófico. As teias podem ser analisadas desmembrando-se em cadeias alimentares. • Os javalis causam uma série de impactos no ambien- te: competem com espécies nativas, como catetos e queixadas; destroem plantas novas e sementes, afe- tando a flora local; cavam o solo, acelerando, assim, o processo de erosão e promovem o assoreamento de lagos e rios; transmitem doenças, como a febre aftosa, a pneumonia suína e a teníase; cruzam com porcos domésticos asselvajando suas crias; destroem plantações e áreas agrícolas. • O controle e o manejo dos javalis invasores com o objetivo de deter seu avanço e reduzir a população incluem: a caça e o abate controlados em criadouros e abatedouros autorizados; o combate aos criadouros clandestinos; e a orientação no manejo e transporte de animais de criadouros legalizados. • A joaninha-asiática, uma espécie exótica invasora, foi introduzida voluntariamente com o objetivo de controlar biologicamente a população de pulgões em plantações onde estes se tornaram pragas. • O controle biológico feito pela joaninha-asiática é bem efetivo, mas elas acabam competindo com espécies de joaninhas nativas, causando a diminuição dessas popu- lações, assim como da biodiversidade local. Em alguns países onde essa espécie foi introduzida verificaram-se prejuízos econômicos, como danos em plantações de uvas viníferas no Canadá e nos Estados Unidos. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 6 3/18/19 11:19 AM 87 M a n u a l d o P r o fe s s o r Estratégias e orientações Alguns dos temas deste Módulo já foram estudados em séries anteriores, como é o caso de espécies exóticas inva- soras e cadeias e teias alimentares. Tenha em mente essa informação em todo o desenvolvimento do Módulo, sem- pre recorrendo à lembrança dos alunos para esses temas. Quem são os javalis “invasores”? (página 6) Uma das formas de iniciar o levantamento de conheci- mentos prévios é solicitar aos alunos que descrevam uma cadeia alimentar de determinado ambiente. Com base na cadeia escolhida, pergunte a eles o que ocorreria caso um animal ou uma planta fosse introduzido. Apresente o nicho ecológico desse organismo exótico, enfatizando seu habitat, sua forma de obtenção de alimento e seus principais predadores, caso existam. Peça a eles que façam previsões do que poderia ocorrer com os seres vivos da cadeia alimentar. A competição por alimentos costuma ser percebida, mas o aumento de predação de certo nível trófico pelo surgimento de um novo consumidor não é tão facilmente identificado pelos estudantes. Em seguida, pode-se retomar os conceitos de espécie exótica e espécie exótica invasora, assunto do boxe De olho... na espécie exótica invasora (página 7 do Caderno do Aluno), trabalhados no 6º ano. A leitura do texto em duplas pode ser uma boa estratégia para a continuação da aula. A forma narrativa como se conta o caso dos javalis favorece uma leitura mais agradável aos alunos. A única ressalva é em relação ao conceito de nicho ecológico, que é apresentado pela primeira vez. Ele será retomado nas atividades, quando poderá ser reforçado pelo professor, pois se trata de um conceito que não é de simples enten- dimento para os alunos. É muito comum que se confunda nicho ecológico com habitat e ambiente – trabalhe essas distinções. Os exercícios propostos na Atividade 1 e no item 1 da seção Rumo ao Ensino Médio podem ser feitos pelas duplas de alunos e corrigidos em seguida. A tarefa 1 da seção Em casa traz um resumo sobre os principais conceitos relativos a espécies exóticas na forma de um texto que deverá ser corrigido pelos alu- nos, o que exige atenção, além de construção textual. O item 1 da seção Rumo ao Ensino Médio traz um teste de vestibular recente, o que mostra a importância do tema e sua atualidade. Cadeias e teias alimentares (página 9) Cadeias e teias alimentares já foram estudadas no 7o ano e retomadas na aula anterior a partir dos conheci- mentos prévios. Trata-se, portanto, de uma revisão, mas com uma aplicação mais prática que deve ser resgatada ao final da aula com a retomada da questão dos javalis. A ideia justamente é fazer com que o aluno perceba que os javalis afetam diretamente os organismos que compõem as teias alimentares da comunidade que invadem. Uma boa estratégia é dividir a turma em duplas ou trios e pedir que façam a leitura do texto desta aula e, em seguida, os exercícios da Atividade 2 e o item 2 da seção Rumo ao Ensino Médio. A correção pode ser feita na lousa pelos próprios alunos, demonstrando o seu raciocínio para a turma. A tarefa 2 da seção Em casa exige que o aluno exe- cute o “desmembramento” da teia alimentar em cadeias alimentares e esse exercício é fundamental para uma visualização mais clara dos níveis tróficos que cada ser pode ocupar em diferentes cadeias. Faça uma pequena demonstração desse tipo de análise quando estiver pre- parando-os para executar essa tarefa em casa. Consequências para o ambiente (página 11) e O controle dos javalis (página 11) É possível que a região em que você vive tenha sido alvo de invasão dos javalis. É muito interessante que os conhecimentos prévios dos alunos a respeito desse tema sejam levantados no início desta aula. É provável que algumas das consequências que serão discutidas sejam do conhecimento deles. Para esta aula, a leitura coletiva compartilhada do texto ou mesmo uma aula expositiva podem ser estratégias ade- quadas. Há alguns conceitos que são apresentados e talvez precisem de uma explicação contextualizada, o que você pode fornecer. Após essa apresentação, reúna a turma em grupos para realizar a Atividade 3. O exercício 2 resgata um conhecimento sobre teníase que os alunos já estudaram no 7o ano, mas que pode ser reforçado pela interpretação do texto. O item 3 da seção Rumo ao Ensino Médio resume as estratégias adotadas pelo Ibama para conter a invasão dos javalis e, propositalmente, pede que se assinale a alternativa incorreta, no intuito de o aluno ter acesso a um número maior de afirmações corretas para sedimentar esses conhecimentos. A tarefa 3 da seção Em casa busca trazer outro aspecto que não é tão explorado no texto, mas que deve ser considerado: influências eventualmente positivas das espécies invasoras. Os alunos são convida- dos a refletir sobre esse tema. Outro caso de espécie introduzida: a joaninha-asiática (página 13) Para esta aula, como se trata de um novo estudo de caso, o trabalho em grupo com leitura e a execução de exercícios são uma boa estratégia. Separe a turma em trios ou quartetos e peça que realizem a leitura do texto e, em seguida, façam a Atividade 4 e o item 4 da seção MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 7 3/18/19 11:19 AM 88 Ensino Fundamental Rumo ao Ensino Médio, que explora os principais temas do Módulo: análise de uma teia alimentar com a inclusão de uma espécie exótica. A tarefa 4 da seção Em casa sin- tetizará os estudos de caso trabalhados neste Módulo e apresentará mais um exemplo, por meio de um pequeno trecho de um texto. Vale ressaltar que observar o trabalho de cada estu- dante dentro do grupo, durante a aula, fornece elementos avaliativos importantes. Note se o estudante participa da discussão, se propõe soluções para os problemas enfren- tados, se sabe ouvir e respeitar a opinião dos colegas, se ajuda a organizar o tempo disponível para a execuçãode tarefas, se compartilha seus conhecimentos com os demais estudantes, se consegue colocar de forma clara suas ideias para o grupo, etc. Existem muitos exemplos de alterações nas cadeias alimentares que podem ser apresentados aos estudantes. Lembre-se de incluir no planejamento da aula as rela- ções ecológicas envolvidas nos exemplos escolhidos. Pode-se pensar, por exemplo, nos coelhos introduzidos no fim do século XIX na Austrália, assim como no cacto do gênero Opuntia, no mexilhão -dourado no rio Paraná e na introdução do escargot em vários pontos do litoral brasileiro. Pesquise se há algum caso regional que pode ser mais significativo para os estudantes. Caso considere oportuno, sugira aos alunos que façam essa pesquisa e, quando possível, numa roda de conversa com a turma, estimule-os a expor e debater os resultados de suas pesquisas. Respostas e comentários Atividade 1 (página 8) 1. a) Espécies nativas são aquelas que ocorrem natural- mente em determinada localidade. Espécies exóti- cas são aquelas que não ocorrem naturalmente em certa localidade, mas são introduzidas, geralmente pelos seres humanos, de forma intencional ou não. b) É uma espécie exótica que, introduzida em um ambiente, causa impactos que prejudicam as es- pécies nativas e que se expandem rapidamente. c) Os javalis são considerados uma espécie exótica no Brasil, pois não são naturais do país; e invasora, pois ocuparam o espaço das espécies nativas, cau- sando prejuízos diversos por causa da competição por recursos do ambiente. 2. Javalis, queixadas e catetos ocupam nichos ecológicos semelhantes, isto é, utilizam recursos muito similares do ambiente onde vivem, incluindo as fontes de ali- mento. Assim, acabam estabelecendo uma relação de competição interespecífica por recursos, como água e alimento, e espaço. Uma vez que os javalis não têm predadores naturais no Brasil, acabam prevalecendo sobre as populações de catetos e queixadas. Atividade 2 (página 10) 1. a) Seriemas Lagartas de borboleta Capim Serpentes Lagartos Professor(a): comente que poderíamos incluir nessa teia alimentar também os decom- positores que dela fazem parte, mas como não é o nosso foco da discussão, preferimos manter apenas produtores e consumidores. b) Capim: produtor (1o nível trófico); Lagartas de borbo- leta: consumidor primário (2o nível trófico); Lagartos: consumidor secundário (3o nível trófico); Seriemas: consumidor secundário (3o nível trófico), terciário (4o nível trófico) ou quaternário (5o nível trófico); Serpentes: consumidor terciário (4o nível trófico). 2. Com o crescimento da população de javalis, aumen- taria a predação de insetos (lagartas) e de lagartos e, portanto, haveria menos alimentos para os lobos- -guarás e as seriemas. Assim, é provável que as po- pulações dessas espécies também diminuíssem. Atividade 3 (página 13) 1. Espera-se que os estudantes mencionem medidas de caráter preventivo, como aumento da fiscalização de criadouros clandestinos; orientação para o manejo e transporte dos animais de criadouros legalizados; responsabilização do criador pelo escape de animais e por descuidos na criação; entre outras. 2. a) Como a larva (cisticerco) se aloja nos músculos de porcos e bois, o ser humano é infectado por essa larva por meio da ingestão de carne malpassada contaminada de porco ou de boi. b) Uma vez que se contrai teníase ingerindo carne malpassada contaminada, uma das formas para evitar a contaminação, além do controle sanitário apropriado na criação desses animais, é cozer bem as carnes, evitando a ingestão de carne malcozida, pois nestas as larvas podem permanecer vivas. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 8 3/18/19 11:19 AM 89 M a n u a l d o P r o fe s s o r Atividade 4 (página 15) 1. O principal impacto da joaninha-asiática no Brasil é o de desalojar espécies nativas de joaninhas. 2. Até o momento, os impactos não são considerados tão intensos quanto os provocados por outras espécies exó- ticas invasoras; no entanto, seu estudo é importante, pois, dessa forma, pode-se tentar mensurar os impactos da dispersão dessa espécie no território, tendo em vista que ela já criou danos mais graves em outras partes do mundo, como França, Canadá e Estados Unidos. Em casa (página 15) 1. Espécies exóticas são animais ou vegetais que podem se instalar em locais onde já existem espécies nativas com nicho ecológico semelhante. Essas espécies exóticas tornam-se invasoras quando têm determinadas caracte- rísticas, como ausência de predadores, ciclo reprodutivo rápido e baixa especificidade de recursos alimentares. Assim, tornam-se facilmente pragas, pois crescem rapidamente. Como compartilham o nicho ecológico com espécies nativas, alteram o equilíbrio ecológico do local. 2. a) São encontradas cinco cadeias: • vegetal – grilo – lagarto – gavião; • vegetal – grilo – lagarto – raposa – gavião; • vegetal – grilo – raposa – gavião; • vegetal – rato – raposa – gavião; • vegetal – rato – gavião. b) A raposa. c) O vegetal, o grilo, o rato e o lagarto. 3. Esse hábito de chafurdar que os porcos em geral têm, entre eles os javalis (mesmo invasores), funciona também como uma espécie de arado para o solo, pois, ao revolvê-lo, esses animais trazem nutrientes mais subterrâneos para a superfície, além de possibilitar a entrada de ar no solo, beneficiando algumas espécies de plantas. Professor(a): comente que no Pantanal essa atividade realizada pelos porcos-do-mato (ou catetos) e os queixadas é muito importante para que, na época de cheias, os solos revirados tenham seus nu- trientes expostos, o que facilita a alimentação de peixes e outros organismos aquáticos que vão ocupar esses corixos. 4. Javalis Joaninhas-asiáticas Tucunarés e tilápias Forma de introdução Voluntária e acidental Voluntária e acidental Voluntária Principais consequências da introdução/ invasão para a comunidade afetada Desalojamento de espécies nativas; perda de biodiversidade; impacto no ambiente, como erosão do solo e assoreamento de rios e lagos; transmissão de doenças; impactos socioeconômicos na agricultura e na suinocultura Desalojamento de espécies nativas; perda de biodiversidade Desalojamento de espécies nativas; extinções locais; perda de biodiversidade Efeitos positivos da introdução O revolvimento do solo possibilita o desenvolvimento de plantas Controle biológico de insetos, como pulgões Aumento da quantidade desses peixes para uso comercial MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 9 3/18/19 11:19 AM 810 Ensino Fundamental Rumo ao Ensino Médio (página 17) 1. Alternativa B. A assertiva I está errada, pois a introdução de espécies exóticas não desloca necessariamente as espécies nativas, que podem acabar sofrendo extinções locais. A assertiva IV está errada, pois as espécies exóti- cas não criam nichos ecológicos para as espécies nati- vas, mas sim competem pelos já existentes. A assertiva V está errada, pois a introdução de espécies exóticas altera as características bióticas dos ecossistemas. 2. Alternativa D. A alternativa a está errada, pois o pri- meiro elo de uma cadeia é sempre um ser autótrofo (produtor). A alternativa b está errada, pois os con- sumidores primários são sempre o segundo nível trófico. A alternativa c está errada, pois os produtores sintetizam matéria orgânica. 3. Alternativa C. Está incorreta, pois a introdução de vírus letais que acabassem com os suínos não só poderiam acabar com os javalis, mas também com outros porcos nativos, como catetos e queixadas. 4. Alternativa D. Se a joaninha for extinta da comunida- de em questão, a população do pulgão (1) aumenta na ausência desse predador. Como não há joaninhas disponíveis, a população da libélula (3), que se ali- mentava delas, diminui até se extinguir. A população do sapo (2), por sua vez, diminui até certo ponto, estabilizando-se, pois também se alimenta de borbo- letas e gafanhotos. A alternativaa está errada, pois a raposa não chegaria à extinção, já que ainda poderia se alimentar de bem-te-vis e coelhos. A alternativa b está errada, pois, neste caso, a população de joaninha tende a aumentar, já que não há um de seus preda- dores, e a cobra não se extingue, pois ainda pode se alimentar de sapos. A alternativa c está errada, pois a população do sapo tende a aumentar e a do gafanhoto pode sofrer uma diminuição por causa do aumento do número de sapos, mas não vai se ex- tinguir. A alternativa e está errada, pois a população da gramínea tende a diminuir muito, uma vez que a quantidade de consumidores primários aumentará consideravelmente (ratos e coelhos). Texto de apoio ao professor Pode-se utilizar este texto como leitura complementar para os alunos ou mesmo como mais um estudo de caso importante no contexto nacional. Mexilhão -dourado. Uma invasão que ameaça o Pantanal e a Amazônia Na década de 1990, o mexilhão -dourado (Limnoperna fortunei) tomou carona em navios que vinham da Ásia para a América do Sul. Na década seguinte, esse molusco proliferou através dos sistemas fluviais sul-americanos, destruindo o habitat nativo e perturbando o funciona- mento de usinas hidroelétricas e de tratamento da água. Espécie invasora, ela agora ameaça o ecossistema inteiro da Amazônia. A bióloga computacional brasileira Marcela Uliano da Silva é um dos cientistas que trabalham para tentar por um fim à invasão do mexilhão -dourado. Ela desen- volve o sequenciamento do genoma do molusco pela primeira vez. Em recente entrevista ao TED-Fellows, blog da célebre organização de depoimentos em vídeo, Marcela explica como espera usar a informação obtida a partir do perfil molecular desse animal para parar a invasão atual e impedir as outras que acontecerão no futuro. TED – Fale-nos sobre o mexilhão -dourado. Por que ele representa um problema para a América do Sul? Marcela Uliano da Silva – O marisco dourado é origi- nário da Ásia e chegou à América do Sul ao redor de 1990, nos depósitos de água de lastro dos navios. Os primeiros mexilhões foram lançados no estuário do Rio da Prata, na Argentina, e rapidamente começaram a se espalhar pelo Rio Paraná, subindo o rio até alcan- çar as planícies do Pantanal. Nessas bacias fluviais, os mexilhões -dourados se reproduzem em larga escala, e em ritmo rápido, se incrustando e entupindo os dutos das usinas hidrelétricas e das estações de tratamento de água. Ao mesmo tempo, o molusco ocupa o espa- ço das espécies nativas. Esses mexilhões chegaram a Itaipu – uma das maiores hidrelétricas do mundo – e foram além, alcançando agora várias hidrelétricas de São Paulo e Minas Gerais. O mexilhão -dourado, no entanto, não se espalha ape- nas através das águas de lastro e das larvas que sobem os rios nadando contra a corrente – o público também desempenha um papel muito ativo nessa invasão. To- dos os anos, existem vários festivais de pesca em todo o sul e sudeste do Brasil, e o público vem a eles de carro, puxando seus barcos normalmente estacionados no sul. Quando colocam seus barcos na água, eles intro- duzem os mexilhões dourados em novos rios. Essa é a forma como eles foram introduzidos no Pantanal. E por isso a educação ambiental e o despertar das consciên- cias nas pessoas é tão importante: precisamos evitar a introdução desses moluscos em novas locações. TED – Como os mexilhões afetam o ecossistema nativo? Os cientistas agora chamam o mexilhão -dourado de “engenheiro ecossistêmico”, pelo fato de que, infeliz- mente, ele muda de ambiente com enorme facilidade e eficiência. Uma das suas características é a reprodução intensiva, com a criação de novas vastas populações. Ele se alimenta através da filtragem da água, de modo que, quando existem muitos mexilhões em uma zona, isso aumenta a transparência da água. Como resultado, MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 10 3/18/19 11:19 AM 811 M a n u a l d o P r o fe s s o r a luz do Sol penetra muito mais profundamente na água, provocando alterações nos níveis do fitoplâncton e no equilíbrio das espécies que vivem na superfície. Em alguns rios já existem evidências de um aumento de 20% da população de peixes porque eles encon- tram nos mexilhões uma nova e abundante fonte de alimento. Mas quando você aumenta o número de pei- xes, acontece um efeito dominó, já que eles estão no topo da cadeia alimentar. Como consequência, quando ocorre uma invasão de mexilhões, ela transforma todo o ecossistema, fazendo diminuir a biodiversidade e homogeneizando o ambiente. TED – Os mexilhões -dourados constituem uma ameaça para a Amazônia? Sim, com certeza, e esta é a principal razão para jus- tificar nosso trabalho de desenvolvimento de uma so- lução baseada na genética. A Amazônia é a região de maior biodiversidade em todo o mundo. Se o mexilhão- -dourado chegar a ela, irá modificar o ambiente, da mesma forma que já o fez em outras bacias sul-ame- ricanas. Irá desequilibrar o ecossistema da Amazônia. E isso será um desastre. TED – O que impediu, até agora, que o mexilhão- -dourado chegasse à Amazônia? Além das campanhas educacionais para prevenir que as larvas do mexilhão se espalhem, existe um regu- lamento brasileiro chamado NORMAM 20, que obriga os navios comerciais que vão à Amazônia a jogar fora duas vezes suas águas de lastro antes de penetrarem na bacia do Amazonas. As águas da bacia amazônica também variam muito em termos de características físico-químicas e, numa certa medida, isso tem ajudado a prevenir o estabe- lecimento do mexilhão -dourado em certas áreas. No entanto, as assim chamadas “águas brancas” – que têm pH próximo do neutro e uma grande quantidade de minerais sólidos em suspensão – seriam receptivas ao mexilhão -dourado. As águas das bacias do Paraná, do Paraguai e do Uruguai, nas quais o mexilhão já se instalou, têm características similares. TED – Fale-nos sobre a tese que você publicou recen- temente. Por que ela é importante? Meu trabalho se destina a identificar os dados ge- néticos do mexilhão -dourado e a usar nosso conhe- cimento do perfil molecular desse animal de modo a impedi-lo de continuar a afetar e destruir o nosso meio ambiente. SILVA, Marcela Uliano da (em entrevista ao TED-Fellows). Mexilhão-dourado. Uma invasão que ameaça o Pantanal e a Amazônia. Disponível em: < https://www.brasil247.com/pt/247/ revista_oasis/159408/mexilhão-dourado-uma-invasão-que-ameaça- o-pantanal-e-a-amazônia.htm>. Acesso em: 25 fev. 2019. Sugestão de material para consulta Na internet • IBAMA. O javali asselvajado – normas e medidas de controle. Disponível em: <http://www.ibama.gov.br/ phocadownload/biodiversidade/javali/ibama-cartilha-javali_asselvajado.pdf>. • . Plano nacional de prevenção, controle e monitoramento do javali (Sus scrofa) no Brasil. Disponível em: <https://www.ibama.gov.br/phocadownload/javali/2017/2017-PlanoJavali-2017.2022.pdf>. • . Biossegurança na suinocultura. Cartaz informativo. Disponível em: <http://www.ibama.gov.br/ phocadownload/biodiversidade/javali/ibama-javali_biosseguridade.pdf>. • . Javalis, javaporcos e suiformes nativos – saiba diferenciar e conserve a fauna nativa. Informativo produzido pelo Projeto Javali, da Embrapa. Disponível em: <http://www.ibama.gov.br/phocadownload/biodiversidade/ javali/ibama-javalis_javaporcos_e_suiformes_nativos.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 11 3/18/19 11:19 AM 812 Ensino Fundamental 10. INTERAÇÕES ECOLÓGICAS – O CASO DAS ACÁCIAS E DAS FORMIGAS AULAS 29 e 30 Neste Módulo, apresentamos as principais interações ecológicas interespecíficas e intraespecíficas, que já foram abordadas ao longo do 6o e 7o ano em Ciências, e as características do bioma Savana, no 6o ano. Esses conteúdos são apresentados como preparação para o estudo de caso que envolve acácias, formigas e grandes herbívoros das Savanas africanas. As várias interações entre esses seres vivos ajudam a entender o delicado equilíbrioecológico nesse ecossistema. Objetivos • Reconhecer e classificar interações ecológicas intraespecíficas e interespecíficas. • Conhecer o bioma Savana e relembrar as principais características do bioma Cerrado, reconhecendo-o como um tipo de Savana. • Compreender as várias nuances das relações entre acácias, formigas e grandes herbívoros africanos. • Relacionar as interações ecológicas entre seres vivos com a manutenção do equilíbrio ecológico. Roteiro de aula (sugestão) Aula Descrição Anotações 29 Retorno da tarefa 4 do Módulo 9 Tipos de interação ecológica Savanas africanas De olho... na nossa Savana, o bioma do Cerrado Atividade 1 Rumo ao Ensino Médio (item 1) Orientações para a tarefa 1 (Em casa) 30 Retorno da tarefa 1 Entendendo a relação ecológica entre formigas e acácias De olho... no nicho ecológico Atividade 2 Rumo ao Ensino Médio (item 2) Orientações para a tarefa 2 (Em casa) Observação: Os testes da seção Rumo ao Ensino Médio podem ser trabalhados em sala ou indicados como tarefa para casa. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 12 3/18/19 11:19 AM 813 M a n u a l d o P r o fe s s o r Noções básicas • Os seres vivos interagem ecologicamente com seres da mesma espécie (interações intraespecíficas) e com seres de espécies diferentes (interações interes- pecíficas). Essas interações podem ser neutras (os indivíduos não são prejudicados nem beneficiados), harmônicas (nenhum indivíduo é prejudicado) ou de- sarmônicas (pelo menos um indivíduo é prejudicado). • Entre as interações harmônicas intraespecíficas (que geram benefícios para os indivíduos daquela espécie, sem gerar prejuízos), temos: sociedade (os indivíduos cooperam entre si, dividindo tarefas) e colônia (os indivíduos cooperam entre si e estão unidos fisicamente). • A competição intraespecífica é uma interação desar- mônica entre indivíduos da mesma espécie, que gera prejuízos para todos os indivíduos envolvidos. • Entre as interações harmônicas interespecíficas (que geram benefícios para uma ou ambas as espécies, sem gerar prejuízos), temos: mutualismo (relação obrigatória), cooperação (relação não obrigatória) e comensalismo (uma espécie se beneficia e para a outra a relação é neutra). • O comensalismo pode ser classificado, ainda, em in- quilinismo (quando um ser vivo se instala em outro se beneficiando, mas sem causar prejuízo ao hospedeiro) e epifitismo (no caso específico de uma planta que vive sobre outra sem causar prejuízos para a hospe- deira, mas se beneficiando da interação entre elas). • Entre as interações desarmônicas interespecíficas (que geram prejuízos para uma ou ambas as espé- cies), temos: parasitismo (o parasita se beneficia e o hospedeiro é prejudicado), predatismo (o predador se beneficia e a presa é prejudicada) e a competição (ambas as espécies se prejudicam). • As interações entre as espécies são importantes para a manutenção do equilíbrio ecológico de uma comunidade. • As Savanas africanas têm predomínio de vegetação herbácea, árvores esparsas, entre elas as espinhosas acácias, alimento de grandes herbívoros, como gira- fas e elefantes. O nosso Cerrado é um tipo de Savana. • As acácias das Savanas africanas têm nectários que for- necem alimento às formigas da espécie Crematogaster mimosae. Essas formigas também se alimentam da seiva do floema das acácias. • As formigas C. mimosae defendem a acácia de pre- dadores (predatismo) herbívoros (besouros e outras formigas, girafas e elefantes), estabelecendo com a planta uma relação de cooperação. • As acácias isoladas de grandes herbívoros crescem menos e sua população diminui, o que não seria es- perado. Isso foi explicado pelo fato de as acácias, sem esses herbívoros, produzirem menos seiva liberada no corte das folhas e, assim, atraírem menos formigas C. mimosae, o que as deixa vulneráveis a parasitas e outros predadores (besouros e outras espécies de formigas). • O nicho ecológico é o papel desempenhado pelo ser vivo no ambiente e envolve todas as suas interações com os fatores abióticos e bióticos do ambiente onde vive. • Cada espécie faz parte de um nicho ecológico e interferências em seus componentes podem causar desequilíbrio ecológico. Estratégias e orientações Existe a possibilidade de iniciar este Módulo com um jogo entre presa e predador. Veja a seção Sugestão de atividade extra ao final deste Módulo (Aprendendo sobre a relação presa-predador por meio de jogos pe- dagógicos) e avalie a possibilidade de usá -lo como um motivador e ponto de partida para o estudo de caso aqui proposto. Tipos de interação ecológica (página 20) No início desta aula, recupere os conhecimentos prévios dos alunos a respeito das interações ecológicas que já foram estudadas no 6o e 7o ano em Ciências. Uma boa estratégia é pedir a eles que façam uma leitura prévia do texto deste item, em casa, antes da aula, para facilitar o processo de revisão. Se considerar adequado, solicite aos alunos que organizem uma tabela com as interações ecológicas listadas e exemplos. Essa ativi- dade os ajuda a concretizar esses conceitos. Em relação à análise das interações ecológicas, vale a pena relembrar aqui algumas das considerações feitas no 6o ano, no Módulo 24 do Manual do Professor, no Caderno 3. As interações entre seres vivos podem ser analisa- das de diversos modos, de acordo com os diferentes autores. Por isso, temos de optar por uma dessas visões e a escolhida foi a que aparece em PURVES et al. (ver indicação ao final deste Módulo, na seção Sugestão de material para consulta), resumida na Tabela 1 a seguir. Esses autores consideram a forma como se estabelecem o prejuízo, o benefício ou a neutralidade da relação entre as espécies. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 13 3/18/19 11:19 AM 814 Ensino Fundamental Tabela 1 – Tipos de interação ecológica Efeito na espécie 2 Prejudicial Benéfico Neutro E fe it o n a e sp é ci e 1 Prejudicial Competição (–/–) Predação ou parasitismo (–/+) Amensalismo (–/0) Benéfico Predação ou parasitismo (+/–) Mutualismo (+/+) Comensalismo (+/0) Neutro Amensalismo (0/–) Comensalismo (0/+) — Fonte: PURVES, W. K. et al. Vida: a ciência da Biologia. v. II. Porto Alegre: Artmed, 2005. p. 975. O amensalismo não foi abordado neste Módulo por considerarmos que as relações apresentadas são suficientes para o entendimento da importância das interações ecológi- cas na manutenção do equilíbrio ambiental. O herbivorismo também apresenta certa controvérsia: pode ser considerado uma relação benéfica para o herbívoro e prejudicial para a planta, mas também uma relação de predatismo (se a planta for morta), ou mesmo de cooperação, pois a ação do herbívoro sobre a planta pode estimulá -la a rebrotar. Por causa dessas nuances de interpretação, optamos por também não apresentar aqui essa interação ecológica. Uma forma de trabalhar as diferentes interações entre os seres vivos é escrever na lousa uma lista de animais e plantas de determinado local e pedir aos alunos que façam agrupamentos dos seres listados, dois a dois, es- tabelecendo interações ecológicas entre eles e apresen- tando justificativas para tal. O item 1 da Atividade 1 (página 25) pode ser traba- lhado logo após essa atividade inicial da aula. Para se entender as interações propostas entre as espécies, pode ser que os alunos precisem realizar uma pesquisa, bus- cando conhecer tais espécies. Para isso, pode-se montar uma estrutura de pesquisa a ser realizada na própria aula, em pequenos grupos, com disponibilidade de livros e/ou acesso à internet, ou pode-se solicitar como lição de casa, com orientação de onde encontrar essas informações em livros (na biblioteca) ou em sites. Savanas africanas (página 24) Ainda nesta aula é prevista a apresentação das Sa- vanas africanas e do boxe De olho... na nossa Savana, o bioma do Cerrado (página 24). Para isso, pode ser feita uma leitura compartilhada coletiva ou em peque- nos grupos já montadospara a pesquisa anteriormente citada. Solicita-se também a execução do item 2 da Atividade 1. A tarefa 1 da seção Em casa e o item 1 da seção Rumo ao Ensino Médio solicitam interpretação de tex- tos, nos quais os alunos devem analisar situações de interações ecológicas. Entendendo a relação ecológica entre formigas e acácias (página 27) Nesta aula será estudado o caso da interação entre formigas, acácias e animais herbívoros e parasitas. Para isso, uma leitura coletiva compartilhada pode ser uma boa estratégia. À medida que se vai fazendo a leitura, as interações que forem aparecendo podem ser regis- tradas na lousa, sem que haja ainda uma classificação de qual seria a interação, pois isso será pedido no item 2 da Atividade 2. Leia o primeiro parágrafo, faça os registros na lousa e, antes de dar continuidade à leitu- ra, pergunte aos alunos como fariam um experimento para validar a hipótese de que os herbívoros sejam prejudiciais às plantas. Baseando-se no conhecimento adquirido nos capítulos anteriores sobre metodolo- gia científica, sugira que façam um plano de como o experimento deve ser executado e a que conclusões pretendem chegar. Prossiga até o fim da leitura e conceitue nicho eco- lógico (boxe De olho... no nicho ecológico – página 28) de modo que os alunos entendam que as espécies, numa comunidade, sempre têm sobreposição de parte de seus nichos ecológicos e que essas sobreposições podem ser neutras, vantajosas ou desvantajosas. As consequências da sobreposição de nichos ecológicos são evidentes nes- se estudo de caso. Organize a turma em duplas e peça a cada uma que faça a Atividade 2 (página 28) e também o item 2 da seção Rumo ao Ensino Médio, em que o estudo de caso aqui trabalhado é o mote da questão e solicita também a análise de gráficos. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 14 3/18/19 11:19 AM 815 M a n u a l d o P r o fe s s o r A tarefa 2 da seção Em casa (página 29) exige que seja feita uma interpretação de texto à luz do que foi estudado no caso das interações ecológicas entre formigas, acácias e animais herbívoros, com previsão de consequências para o equilíbrio ambiental em ecossistemas africanos, possibilitando uma síntese deste Módulo. Respostas e comentários Atividade 1 (página 25) 1. Professor(a): para esta atividade, pode ser que os alunos precisem fazer uma pesquisa. Considere isso em seu planejamento. a) Sociedade. Relação intraespecífica e harmônica entre cupins que se organizam em cupinzeiros, ou termiteiros, com indivíduos realizando coope- rativamente diferentes funções e formando grupos como soldados, operários e rainha. b) Comensalismo do tipo inquilinismo. Relação interespecífica harmônica em que o peixe fie- rásfer, ou peixe-agulha, vive dentro do pepi- no-do-mar como inquilino, se beneficiando da relação, mas sem causar benefício ou prejuízo ao hospedeiro. c) Cooperação. Relação interespecífica harmônica entre o peixe-cirurgião-amarelo e a tartaruga-ver- de; o peixe se alimenta de algas que crescem no casco desta, que por sua vez recebe uma espécie de “limpeza” de seu corpo. Essa relação é benéfi- ca para ambas as espécies, mas não obrigatória. Professor(a): vale ressaltar que essa rela- ção pode ser considerada, por alguns autores, um caso de comensalismo, em que o peixe- -cirurgião-amarelo se beneficia da relação, mas é neutra para a tartaruga-verde, que, de fato, não teria vantagem alguma com a lim- peza de seu casco. 2. O bioma brasileiro é o Cerrado. Ocupando parte da região conhecida como planalto Central, o Cerrado é o segundo maior bioma brasileiro. Apresenta tem- peraturas médias entre 20 °C e 30 °C e o clima é bem marcado por períodos de seca no inverno e de chuva no verão. O Cerrado é caracterizado por uma vegetação predominantemente composta de gramí- neas e apresenta árvores com troncos retorcidos. Atividade 2 (página 28) 1. A ação das girafas, ao comerem as folhas de acácias, mantém a produção da secreção da seiva do floema que alimenta as formigas C. mimosae. A falta dessa seiva faz com que diminua a população de formigas C. mimosae vivendo na acácia, que, dessa forma, fica vulnerável a outras espécies prejudiciais ao seu desenvolvimento. 2. a) Predatismo. Os herbívoros alimentam-se da acácia, causando prejuízo para a planta. b) Competição interespecífica. As duas espécies com- petem pela mesma fonte de alimento: as acácias. c) Sociedade. Os formigueiros são exemplos típicos de sociedade, sendo constituídos por indivíduos com divisões de tarefas entre si. d) Cooperação. Os estudos indicaram que, quando a re- lação é quebrada, o prejuízo para a acácia é elevado, mas a princípio conseguiriam viver sem a interação. e) Competição interespecífica. As espécies disputam o mesmo alimento e espaço – no caso, a acácia. f) Predatismo, no caso das formigas que se alimen- tam das acácias, e inquilinismo, no caso das es- pécies que simplesmente usam os buracos nas árvores para abrigar-se. Em casa (página 29) 1. Espera-se que o aluno identifique como as espécies se comportam nas relações ecológicas apresentadas. • Cooperação – as duas espécies são beneficiadas. • Predação – uma espécie se beneficia e a outra é prejudicada. • Comensalismo do tipo inquilinismo – uma espécie se beneficia e a outra não é afetada. • Mutualismo – ambas as espécies são beneficiadas. 2. Espera-se que os estudantes usem os conceitos de equi- líbrio ecológico e de interações ecológicas para explicar que o declínio na população de elefantes na África pode afetar diversas outras populações, como as de acácias, formigas C. mimosae, outras espécies de insetos, etc. Rumo ao Ensino Médio (página 30) 1. Alternativa D. O peixe bodião se alimenta de parasi- tas, tecidos contaminados e muco do peixe herbívoro, ambos se beneficiando dessa relação, mas não de- pendendo dela para sobreviver (protocooperação). O peixe bodião realiza o predatismo quando se alimenta de parasitas. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 15 3/18/19 11:19 AM 816 Ensino Fundamental 2. Alternativa A. As acácias com formigas têm uma taxa de sobrevivência maior e menos predação por her- bívoros que na ausência de formigas. A alternativa b está errada, pois as acácias se beneficiam da inte- ração com as formigas. A alternativa c está errada, pois, quando existem formigas na acácia, há menos insetos herbívoros nessas árvores. A alternativa d está errada, pois as acácias são beneficiadas com a presença de formigas. A alternativa e está errada, pois na presença de formigas há menos insetos her- bívoros, como mostra o segundo gráfico. Sugestão de atividade extra Aprendendo sobre a relação presa-predador por meio de jogos pedagógicos Um interessante jogo que traz a relação entre presa e predador, no estilo RPG, é proposto por pesquisadores do Departamento de Fisiologia do Instituto de Biociências da Unesp Botucatu. Ele foi imaginado para alunos do Ensino Médio, mas pode ser adaptado para turmas do último ano do Ensino Fundamental. Veja, a seguir, o resumo desse trabalho. Outra possibilidade é um jogo altamente recomen- dável, no formato de perguntas e respostas sobre a ecologia do Cerrado Paulista para alunos do Ensino Fundamental. O material pode ser acessado no site indicado na fonte. O emprego da ludicidade por meio de jogos pe- dagógicos tem sido uma prática crescente por causa do potencial de interatividade e da retenção de aten- ção dos alunos. O objetivo do presente trabalho foi o de produzir dois jogos: um de representação (RPG) o qual permite aos alunos de Ensino Médio vivenciarem personagens de uma aventura e favorece uma percep- ção vívida e uma experiência marcante. O outro é um jogo de perguntas e respostas para alunos do Ensino Fundamental que tem como finalidade o aprendizado sobre a ecologia do Cerrado Paulista, com destaque a Cuesta da região de Botucatu. Em ambos os casos, os jogadores, isto é, os estudantes aprendem através de conceitos multidisciplinarescomo é a interação dos animais entre si e com o meio ambiente e ainda, aprendem sobre as características geomorfológicas, paisagísticas, históricas e culturais em relação à região. Cada jogo é constituído além do manual de instruções, um texto de apoio ao professor. Fonte: FERREIRA, J. H. B. P.; LAMARCA, K. P.; DINIZ, R. E. S.; NISHIDA, S. M. Aprendendo sobre a relação presa-predador por meio de jogos pedagógicos. Disponível em: <http://www.unesp.br/prograd/PDFNE2005/artigos/capitulo% 2010/aprendendopresapredador.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. Sugestão de material para consulta Na estante • PALMER, T. M. et al. Breakdown of an ant-plant mutualism follows the loss of large herbivores from an African savanna. Science, vol. 319: 192-195, 2008. • PURVES, W. K. et al. Vida: a ciência da Biologia. Porto Alegre: Artmed, 2002. • YOUNG, T. P. et al. KLEE: a long-term multi-species herbivore exclusion experiment in Laikipia, Kenya. African Journal of Range and Forage Science, 14(3): 94-102, 1997. Na internet • ÁRVORE escraviza formigas. Galileu. Disponível em: <http://revistagalileu.globo.com/Revista/Common/ 0,,EMI345179-17770,00-ARVORE+ESCRAVIZA+FOR MIGAS.html>. • DANTAS, D. Amigos, mas não para sempre. Ciência Hoje On-line, 10 jan. 2008. Disponível em: <http://www. cienciahoje.org.br/noticia/v/ler/id/933/n/amigos,_mas_ nao_para_sempre>. • INTERAÇÕES mutualísticas entre formigas e plantas. Disponível em: <https://www.periodico.ebras.bio.br/ ojs/index.php/ebras/article/view/44/72>. Acesso em: 25 fev. 2019. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 16 3/18/19 11:19 AM 817 M a n u a l d o P ro fe ss o r 11. BIOACUMULAÇÃO – O CASO DAS TARTARUGAS-MATAMATÁS AULAS 31, 32 e 33 Este Módulo mostra, por meio de exemplos, as consequências de desequilíbrios ambientais gerados pela presença de substâncias tóxicas, como mercúrio e DDT, no ambiente, afetando as cadeias alimentares. A bioacumulação é um assunto que tem se feito presente no cotidiano das pessoas por meio de algumas práticas que começam a ser adotadas pela população – como o consumo de produtos orgânicos – e da discussão da legis- lação sobre o uso de agrotóxicos. Do ponto de vista pedagógico, o tema serve para rever conceitos relacionados à cadeia alimentar, como níveis tróficos (produtores, consumidores, presas e predadores) e transferência de matéria e energia de um nível trófico a outro. Outra questão ainda em pauta é o acidente com os rejeitos de mineração que ocorreu na cidade mineira de Ma- riana. Trata-se de comparar impactos ocorridos anteriormente (contaminação por mercúrio em Minamata, no Japão, cujos efeitos já são conhecidos) com um mais recente, ocorrido no Brasil (rompimento da barragem de rejeitos, em Mariana, cujos efeitos estamos começando a conhecer), possibilitando traçar um paralelo entre eles. Objetivos • Rever os conceitos básicos relacionados a cadeias e teias alimentares. • Entender o que é bioacumulação por meio de exemplos como do mercúrio e do DDT. • Reconhecer o papel de modelos em Ciência para analisar ambientes em desequilíbrio. • Conhecer as consequências dos desastres de Mariana e da baía de Minamata e refletir sobre elas. Roteiro de aula (sugestão) Aula Descrição Anotações 31 Retorno da tarefa 2 do Módulo 10 As matamatás e o mercúrio Bioacumulação Atividade 1 Rumo ao Ensino Médio (item 1) Orientações para a tarefa 1 (Em casa) 32 Retorno da tarefa 1 Modelos científicos Bioindicadores Atividade 2 Rumo ao Ensino Médio (item 2) Orientações para a tarefa 2 (Em casa) MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 17 3/18/19 11:19 AM 818 Ensino Fundamental 33 Retorno da tarefa 2 Casos conhecidos e por conhecer Atividade 3 Rumo ao Ensino Médio (item 3) Orientação para a tarefa 3 (Em casa) Observação: Os testes da seção Rumo ao Ensino Médio podem ser trabalhados em sala ou indicados como tarefa para casa. Noções básicas • Nas cadeias alimentares, energia e matéria são trans- feridas de um nível trófico a outro. • Alguns materiais, não metabolizados, acumulam-se nos organismos; esse fenômeno é chamado de bioa- cumulação. • Quando o acúmulo de substâncias persistentes ocor- re ao longo da cadeia alimentar, damos o nome de biomagnificação. • Para entender os efeitos de materiais tóxicos nos ecossistemas e nos seres vivos, são usados modelos científicos, ou seja, seres vivos que apresentam ca- racterísticas que possibilitam entender e evidenciar os fenômenos que estão ocorrendo. • Bioindicadores são organismos vivos que indicam a presença de alterações ambientais. Estratégias e orientações As aulas deste Módulo não apresentam textos mui- to longos ou muitos conceitos a serem explicados, o que favorece a criação de momentos de discussão sobre desequilíbrios ambientais. Assim, após leitu- ras compartilhadas dos textos e das explicações dos conceitos, é interessante criar momentos para que os alunos reflitam e exponham seus pontos de vista baseados em conhecimentos prévios. Essa prática será especialmente interessante na se- gunda e na terceira aula, abrindo espaço para que os alunos possam propor intervenções. As matamatás e o mercúrio (página 31) Inicie a primeira aula revendo os conceitos de cadeia e teia alimentares, nicho ecológico, fatores bióticos e abióticos e ecossistema no contexto da narrativa do caso das tartarugas-matamatás. Isso pode ser feito, por exemplo, por meio de questões orais ou escritas, aná- lise de algum texto ou de algum filme, que levantem esses conceitos. Bioacumulação (página 33) Defina bioacumulação e biomagnificação com base na leitura do texto. Bioacumulação é o termo geral que descreve um processo pelo qual substâncias (ou compostos químicos) são absorvidas pelos organismos. Porém, alguns autores observam que, embora o termo “bioacumulação” possa ser confundido ou usado como sinônimo de “biomagnificação” ou “bioconcentração”, existe uma distinção importante entre esses termos. Bioacumulação ocorre num nível trófico e representa o aumento da concentração de uma substância nos tecidos ou órgãos dos organismos. Bioconcentração ocorre quando as substâncias são absorvidas pelos or- ganismos em concentrações mais elevadas do que o ambiente circundante. Assim, a bioconcentração e a bioacumulação ocorrem considerando um organismo, enquanto a biomagnificação ocorre entre os diferentes níveis da cadeia alimentar (níveis tróficos). Não é o caso de discutir essas distinções com os alunos, mas vale a pena tê-las diferenciadas, caso surjam dúvidas ou usos inadequados. A relação entre hidrelétricas e mercúrio reside no fato de que, com o represamento de rios, o fluxo de mercúrio diminui e favorece sua acumulação nas águas. Não há uso desse metal nas hidrelétricas; portanto, não é a usina diretamente que provoca o aumento da concentração do mercúrio no corpo de água. Para saber um pouco mais sobre o assunto, consulte o site <http://revistapesquisa. fapesp.br/wp-content/uploads/2018/03/053-055_ mercurio_265novo.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. Ou- tro fator importante sobre o mercúrio é a formação da forma metálica lipofílica, o metil-mercúrio. Como é um composto solúvel em gorduras, ele é capaz de atravessar as membranas plasmáticas, incluindo a da placenta e a da barreira hematoencefálica, o que explica os danos que causa ao sistema nervoso. É nessa forma orgânica que o mercúrio entra na cadeia alimentar e se acumu- la em plantas e animais. Para saber um pouco mais, veja os sites <https://www.scienceinschool.org/pt/2007/ issue7/Mercury> e <https://www.maxwell.vrac.puc-rio. br/5853/5853_2.PDF>. Acesso em: 25 fev. 2019. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 18 3/18/19 11:19 AM 819 M a n u a l d o P r o fe s s o r O uso de inseticidas na agricultura gera uma ex- celente discussão sobre impactos ambientais e de- senvolvimento da humanidade. Se, por um lado, eles contaminam o ambiente, por outro, eles aumentam a produtividade das culturas, o que pode significarum menor custo dos alimentos. Não é o caso de discutir o uso do DDT, pois ele já foi proibido, mas sim a utiliza- ção de outros tipos de inseticida e demais defensivos agrícolas. Dessa forma, foge-se da simples polêmica “usar versus conservar” ou “ruim versus bom”. Um pon- to de partida interessante pode ser uma pesquisa de opinião sobre o livro Primavera silenciosa, de Rachel Carson. Para conhecer um pouco mais essa obra, su- gerimos o artigo “Rachel Carson, ciência e coragem”, de Elenita M. Pereira, de out. 2012. Disponível em: <http://cienciahoje.org.br/artigo/rachel-carson-ciencia- e-coragem/>. Acesso em: 25 fev. 2019. Modelos científicos (página 35) Os exemplos apresentados anteriormente também são muito úteis para a compreensão de modelos científicos como recurso para explicar fenômenos complexos. Os exemplos da tartaruga-matamatá e do DDT mostram a importância desses modelos na compreensão dos dese- quilíbrios ambientais. Os organismos usados de modelos são conhecidos como bioindicadores. Bioindicadores (página 37) Outro exemplo que possibilita enriquecer a discussão é o impacto dos inseticidas e dos antibióticos na seleção, respectivamente, de insetos e de bactérias mais resistentes a essas substâncias. Essa resistência pode estar diretamen- te ligada ao combate ao mosquito vetor da dengue. Leia mais em “Aedes aegypti: inseticidas, mecanismos de ação e resistência”, de Ima A. Braga e Denise Valle, de 2007. Dis- ponível em: <https://www.agrolink.com.br/downloads/_ th/Downloads/Aedes%20aegypti%20-%20inseticidas,%20 mecanismos%20de%20a%C3%A7%C3%A3o%20e%20 resist%C3%AAncia.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. Existem bioindicadores que podem ser observados na região próxima à escola, se houver oportunidade. É o caso de determinados tipos de líquen em cascas de árvore, que usamos como exemplo no boxe Você sabia? da página 37 do Caderno do Aluno. Para conhecer um pouco mais sobre esses organismos, veja o artigo “Liquens são usados como biomonitores de poluição em Porto Alegre”, de Isis N. Diniz, de 2012. Disponível em: <http:// revistapesquisa.fapesp.br/2012/02/29/liquens-s%C3%A3o- usados-como-biomonitores-de-polui%C3%A7%C3%A3o- em-porto-alegre/>. Acesso em: 25 fev. 2019. Além da leitura compartilhada e da discussão dos tex- tos, oriente os alunos a analisar a distribuição de liquens em árvores de uma área da cidade mais sujeita à polui- ção e compará-la com a de árvores de uma área menos impactada ou, ainda, a comparar árvores da periferia e do interior de parques, para avaliarem se há diferenças. Casos conhecidos e por conhecer (página 38) Na terceira aula, a discussão se faz em torno de dois desastres: o da baía de Minamata, no Japão, em decorrência do despejo de mercúrio no mar, e o de Mariana, em Minas Gerais, decorrente do rompimento da barragem de Fun- dão. Os dois exemplos evidenciam e reforçam o conceito de bioacumulação e mostram a importância dos modelos científicos para a compreensão das consequências da pre- sença de substâncias tóxicas no ambiente e nos diferentes níveis tróficos, incluindo o ser humano, que é o último nível de uma cadeia. Além disso, evidenciam a necessidade de estudos de impacto ambiental diante de riscos de ma- teriais lançados no ambiente: tanto o mercúrio da baía de Minamata quanto o ferro da lama de Mariana por si só não apresentariam riscos muito elevados; o problema é que o mercúrio se transforma em outra substância muito tóxica e o ferro atrai outros metais, que são também muito tóxicos. A aula pode ser iniciada com a leitura de artigos de jornais da época que você pode fornecer ou podem ser pesquisados pelos alunos (neste caso, lembre -se de orientá-los previamente). Outra opção é uma abordagem mais direta, com a leitura compartilhada do texto do Módulo, seguida da análise dele. As pesquisas que estão sendo realizadas nos ecossiste- mas ligados ao rio Doce mostram a importância dos mo- delos científicos para explicar os fenômenos decorrentes do desastre de Mariana. O gráfico que apresenta os dados da pesquisa com peixes e camarões mostra os níveis de vários metais nesses animais e os limites aceitáveis pela legislação. Ele pode ser usado para discutir o efeito des- ses metais em seres humanos que se alimentem desses pescados e, ao mesmo tempo, refletir sobre os impactos nas comunidades que vivem da pesca desses animais. O desastre de Mariana é recente, mas perdeu espaço na mídia por conta da tragédia em Brumadinho. Sobre esta última ainda não existem resultados de pesquisas, mas há muito material disponível para consulta dos alunos sobre o ocorrido em Mariana e a possibilidade de desenvolvimento de outras atividades. Assim, há sugestões de atividades extras sobre o assunto no fim deste material. A reflexão proposta no final do texto sobre os desastres não tem e nem pretende ter resposta, mas é um convite à reflexão do papel do aluno como cidadão que ele já é. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 19 3/18/19 11:19 AM 820 Ensino Fundamental O que poderia fazer um jovem de cerca de 13 a 15 anos? Informar-se, discutir em casa e, principalmente, saber que é um ator na sociedade, que pode cobrar de autoridades competentes as decisões esperadas em casos como estes. Para ajudar na reflexão do professor sobre Brumadi- nho, existe uma interessante análise do que poderia ter sido feito e sobre as responsabilidades em um podcast de jornalistas da revista Piauí, disponível em: <https:// piaui.folha.uol.com.br/foro-de-teresina-37-vale-ataca- novamente-desinformacao-versus-jean-wyllys-e-flavio- e-os-donos-do-segredo/>. Acesso em: 25 fev. 2019. Esse mesmo podcast contém mais duas análises que tratam de outro assunto. Professor(a): encerre a aula pedindo aos alu- nos que tragam de casa uma conta de água para ser utilizada na próxima aula. Respostas e comentários Atividade 1 (página 35) Organize os alunos em grupos de três a quatro integrantes e incentive a troca de ideias. As respostas podem incluir um ou mais dos itens a seguir, entre outros: educação das populações ribeirinhas locais para valorizar a conservação do ambiente (vale até a ideia de exploração turística); desenvolvimento de projetos de criadouros das espécies nativas de “valor comercial”, visando reduzir a caça de indivíduos selva- gens; fiscalização e controle de comércio, transporte e criação de animais; controle da poluição e proibição do uso de determinadas substâncias na região (mercúrio, por exemplo); implantação de processos de filtragem e recuperação de áreas já contaminadas; combate ao desmatamento e à mineração ilegais e fiscalização das atividades autorizadas; monitoramento e conservação de áreas de reprodução e alimentação dos animais; recuperação de populações ameaçadas. Atividade 2 (página 37) Resposta pessoal. Sugestões de cadeias alimentares: Fitoplâncton ou plantas aquáticas → pequenos peixes → → peixes grandes → tartarugas (adultas ou filhotes) Fitoplâncton ou plantas aquáticas → peixes → → tartarugas (adultas ou filhotes) → seres humanos A poluição por mercúrio na água leva à absorção desse metal pelos seres vivos que vivem na região. Com os processos de bioacumulação e biomagnificação, os organismos que ocupam o topo das cadeias alimentares (como o ser humano ou a matamatá, nas sugestões de cadeias) devem apresentar as maiores taxas da substância tóxica. Se as pessoas comerem alguns dos componentes contaminados da cadeia alimentar, elas passarão a acu- mular as substâncias tóxicas. Atividade 3 (página 41) a) Por serem herbívoras, as espécies I e II são as primeiras a apresentar os compostos organoclo- rados em seus tecidos. É o caso da cigarrinha e do gafanhoto. b) Inseticidas organoclorados, como o DDT, acumu- lam-se ao longo das cadeias e teias alimentares, apresentando-se em maior quantidade em espé- cies do topo da cadeia alimentar. As curvas V e VI podem corresponder aos lagartos e às serpentes. Em casa (página 41) 1. a) capim → preá → serpente → gaviãob) Cada ser vivo absorve uma determinada quanti- dade de DDT do meio e pelo menos parte dela é transferida via alimentação para o próximo nível trófico. Desse modo, os últimos componentes de uma cadeia (seres vivos de topo de cadeia), como os gaviões, deverão ter mais dessa subs- tância no organismo. 2. Os seres humanos também podem ser considerados animais de topo de cadeia alimentar e, portanto, também estão sujeitos a acumular grandes quan- tidades de mercúrio em seus corpos, ao consumir peixes e a tartaruga contaminados. Dessa forma, podemos admitir que as matamatás são um modelo para explicar a quantidade de mercúrio que pode ser acumulada no corpo dos seres humanos do ecos- sistema em questão. 3. Uma explicação possível é que os agrotóxicos te- nham contaminado o solo e a água de rios, que deságuam no mar. Uma vez no mar, os agrotóxicos contaminam o plâncton marinho e, a partir dele, a cadeia alimentar desse ecossistema, incluindo os ele- fantes-marinhos, que são animais de topo de cadeia. Rumo ao Ensino Médio (página 42) 1. Alternativa A. A alternativa b está errada, pois o cara- mujo ocupa apenas o 2o nível trófico dessa cadeia de quatro níveis tróficos. A alternativa c indica o 3o nível trófico, consumidores secundários, ou seja, não é o mais alto, aquele que acumula a maior quantidade do metal. A alternativa d também indica um animal do 2o MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 20 3/18/19 11:19 AM 821 M a n u a l d o P r o fe s s o r nível trófico e a alternativa e indica o 1o nível trófico, o dos produtores, portanto ambas estão incorretas. 2. Alternativa B. A alternativa a está incorreta, pois indica o formato da figura (pirâmide de energia), que não é descrita no enunciado. A alternativa c indica uma teia alimentar, o que pode servir de distrator, apesar de o esquema apresentar uma cadeia alimentar. Tal como a alternativa a, a alternativa d se refere ao desenho, e não às informações do enunciado. Já a alternativa e está errada, pois indica transformações bioquímicas que não apare- cem nem no enunciado nem no esquema desenhado. 3. Alternativa E. Nenhuma das outras alternativas sugere uma explicação razoável para o fenômeno, pois ele se refere apenas ao animal que ocupa o topo da cadeia alimentar, não tendo relação com o fato de ser detritívoro (que se alimenta de restos) nem com o seu porte (animais grandes podem ser herbívoros) ou com a velocidade da digestão. Sugestão de atividade extra O desastre de Mariana: um exemplo atual O desastre de Mariana e suas consequências po- dem ser tema para a construção de um painel pelos alunos. Divida a classe em quatro grupos. Cada grupo trará informações sobre um assunto: a situação atual das barragens que acumulam os rejeitos da minera- ção de ferro; a situação da população afetada pela lama; o andamento das pesquisas sobre os impactos ambientais; as consequências legais para a empre- sa Samarco. Cada grupo selecionará as informações mais significativas sobre o assunto correspondente e organizará o painel, cuja forma de apresentação você poderá estabelecer: cartazes em cartolina ou em um programa de computador que os alunos dominem, para fazer uma espécie de banner. Parcerias com professores de outras disciplinas, como Geografia e Língua Portuguesa, podem enriquecer o trabalho. O tema também possibilita apresentações digitais com os mesmos conteúdos do painel. Há muita disponibilidade de material de pesquisa em sites oficiais de jornais e de ONGs. Outro caminho interessante é fazer um debate sobre o uso de inseticidas. Para isso, os estudantes podem ser divididos em grupos que devem julgar, contra-argu- mentar e decidir sobre o uso dessas substâncias. Antes, cada grupo deve pesquisar informações para defender a sua posição, apresentando argumentos consistentes. Sugestão de material para consulta Na estante • LEMELL, P. et al. Feeding patterns of Chelus fimbriatus (Pleurodira: Chelidae). The Journal of Experimental Biology. 205, p. 1495-1506, 2002. • SCHNEIDER, L. et al. Mercury levels in muscle of six species of turtles eaten by people along the Rio Negro of the Amazon Basin. Arch. Environ. Contam. Toxicol, 58, 444-450, 2010. Na internet • ESTUDO mostra que mercúrio tem afetado as tar- tarugas da Amazônia. G1, 16 ago. 2012. Disponível em: <http://g1.globo.com/pa/para/noticia/2012/08/ estudo-mostra-que-mercurio-tem-afetado-tartarugas- da-amazonia.html>. • MONTONE, R. C. Bioacumulação e biomagnificação. Instituto Oceanográfico. Disponível em: <http://www. io.usp.br/index.php/oceanos/textos/antartida/31- portugues/publicacoes/series-divulgacao/poluicao/811- bioacumulacao-e-biomagnificacao>. • SILVA, L. M. Metais pesados em tecidos de Chelonia mydas encalhadas no litoral do Rio Grande do Sul, Bra- sil. Imbé, 2011. Disponível em: <http://www.lume.ufrgs. br/bitstream/handle/10183/40099/000786761.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 21 3/18/19 11:19 AM 822 Ensino Fundamental 12. A CRISE HÍDRICA E A CONSERVAÇÃO AMBIENTAL AULAS 34, 35 e 36 Este Módulo apresenta casos de crises hídricas em dois grandes centros urbanos, os possíveis motivos dessas crises e como atitudes de conservação ambiental podem ajudar a evitá-las. Além disso, discute outras medidas que podem ser tomadas para evitar a falta de água nas cidades. Objetivos • Relacionar o abastecimento de água ao ciclo hidrológico. • Entender as relações entre crescimento populacional e a carência de água em regiões urbanas. • Entender as relações entre a conservação de áreas naturais e de recursos hídricos. • Refletir sobre soluções possíveis para o problema da água em áreas urbanas. • Refletir sobre as soluções sociais e econômicas para a questão da água. Roteiro de aula (sugestão) Aula Descrição Anotações 34 Retorno da tarefa 3 do Módulo 11 Quanta água existe no mundo? De olho... no consumo de água no Brasil Atividade 1 Você sabia? A conta de água Os grandes aquíferos presentes no território brasileiro Rumo ao Ensino Médio (item 1) Orientações para a tarefa 1 e para a pesquisa da tarefa 2 (Em casa) 35 Retorno da tarefa 1 Atividade 2 A água nas cidades – o exemplo de Nova York Atividade 3 De olho… na qualidade da água das torneiras Pagamento por serviços ambientais (PSA) Rumo ao Ensino Médio (item 2) Orientações para a tarefa 2 (Em casa) MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 22 3/18/19 11:19 AM 823 M a n u a l d o P r o fe s s o r 36 Retorno da tarefa 2 Crise hídrica no Brasil Em Extrema (MG), uma solução para a crise hídrica Atividade 4 Rumo ao Ensino Médio (item 3) Orientações para a tarefa 3 (Em casa) Observaç‹o: Os testes da seção Rumo ao Ensino Médio podem ser trabalhados em sala ou indicados como tarefa para casa. Noções básicas • Ao lado da biodiversidade e do aquecimento global, a disponibilidade de água está se tornando uma das principais questões socioambientais do mundo atual. • A distribuição de água doce no planeta é bastante heterogênea e parte significativa da população hu- mana vive sob estresse hídrico. • O aumento da população e a urbanização provocam uma intensa pressão de usos múltiplos dos recursos hídricos e impactos na qualidade da água. • As soluções têm de passar pela conservação de áreas de mananciais e de reservas e atacar o desperdício nos vários pontos, desde a captação da água, passando pela distribuição e chegando ao consumidor final (indústrias, comércio e população consumidora, entre outros). Estratégias e orientações A ideia deste Módulo é discutir a crise hídrica e a con- servação ambiental como parte fundamental para a gestão dos recursos hídricos em uma perspectiva de longo prazo. É muito importante, para discutir esse tema, conhecer a situação hídrica da sua região e verificar que medidas são tomadas para a conservação de água, quais são os problemas existentes e de que forma as ideias aplicadas em outras regiõespodem ser adotadas localmente. Di- vida essas medidas em governamentais (nas suas várias instâncias) e individuais. Para saber um pouco mais sobre a situação hídrica na região, existe uma dica no boxe Você sabia? A conta de água. Oriente os alunos para essa pesquisa, que pode ser feita na internet ou diretamente nos órgãos responsáveis do município. Quanta água existe no mundo? (página 44) Esta parte da primeira aula retoma conhecimentos de anos anteriores, como a quantidade de água no planeta e o ciclo da água. Essa revisão visa discutir a disponibilidade de água doce no planeta, a heterogeneidade da distribui- ção dessa água nos continentes e a inter-relação entre o ciclo da água e o abastecimento para as populações. Converse com os alunos sobre o que eles sabem a respeito do abastecimento de água da região onde vivem: qual é o reservatório principal, onde ele fica, quem o administra, entre outras questões. Na sequência, explore o gráfico do boxe De olho... no consumo de água no Brasil. Essa discussão é mui- to importante, pois existe uma tendência de olhar os números e creditar a culpa nos “outros”, aqueles que consomem mais, no caso, agricultura e indústria. Mos- tre aos alunos que nós também somos agentes desse consumo, o que pode ser enfatizado com a realização da Atividade 1, que poderá ser feita em grupos de três ou quatro alunos, conforme sugerido. A Atividade 1 visa a uma aproximação dos estudantes com a questão de consumo e o desperdício de água nas nossas casas. Muitas vezes, o discurso não gera mudança de hábito na população. Dessa forma, você pode discutir com os estudantes o que significam os pequenos des- perdícios, incluindo o lado econômico, que podem ser controlados pelos cidadãos. Os grandes aquíferos presentes no território brasileiro (página 47) A parte final da aula apresenta os dois maiores aquí- feros do Brasil. É interessante refletir sobre esse privilégio do país e sobre o impedimento de transporte dessa água para regiões mais secas. Discuta também a necessida- de de conservação das regiões onde se encontram os aquíferos para que eles não sejam contaminados por agrotóxicos ou poluentes urbanos. Na página <http://portal1.snirh.gov.br/ana/apps/ webappviewer/index.html?id=6f1c6551a61e42ceb8bd77b a0e784d99> (acesso em: 25 fev. 2019), da Agência Nacional de Águas, encontra-se um mapa interativo dos aquíferos brasileiros. Pode ser interessante propor um trabalho in- terdisciplinar com o professor de Geografia. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 23 3/18/19 11:19 AM 824 Ensino Fundamental Esse portal tem, ainda, um interessante vídeo sobre aquíferos que pode ser encontrado na página <http:// www3.ana.gov.br/videos> (acesso em: 25 fev. 2019). Se houver possibilidade, esse material pode ser acessado, o que possibilitará conhecer um pouco mais sobre a sua região, apenas com o objetivo de ampliar esse conheci- mento e ilustrar um aspecto da questão hídrica. Para encerrar, dê tempo para a realização do Rumo ao Ensino Médio (item 1). A água nas cidades – o exemplo de Nova York (página 49) Inicie a segunda aula com a Atividade 2, que relaciona a Floresta Amazônica às chuvas no Sudeste e no Sul do Brasil. Mais uma vez vale lembrar o ciclo hidrológico. Dessa forma, o estudante pode analisar as situações se- guintes, sempre da perspectiva de que as causas e os efeitos não são apenas regionais, mas o impacto das nossas ações pode repercutir em outras regiões também. Da mesma forma, fica claro que as soluções não serão pontuais e únicas, mas exigirão várias medidas. O exemplo de Nova York apresenta as razões da crise de abastecimento na década de 1990 e as soluções adotadas para a diminuição desse problema, que só ten- deria a aumentar. O caminho foi a eliminação de pontos de desperdício e a conservação ambiental no entorno dos reservatórios. Oriente, então, a realização da Atividade 3 cuja pro- posta é chamar a atenção dos alunos para o fato de que não somos apenas pacientes dessas crises, mas também agentes delas. Pagamento por serviços ambientais (PSA) (página 50) Sobre este tema, é importante salientar os bons resul- tados dessa prática, ainda que haja custos para os gover- nos envolvidos. É importante mostrar que as iniciativas trazem resultados, mesmo que não sejam a curto prazo. Crise hídrica no Brasil (página 50) A terceira aula aborda a crise hídrica no Brasil, com enfoque na situação vivida recentemente pela região Su- deste, em especial São Paulo, em 2014 e 2015. É importante discutir as razões da crise, as medidas emergenciais, que não resolvem a questão de abastecimento, e as soluções de longo prazo que precisam ser implantadas. Explore tam- bém o exemplo de Extrema (MG), que mostra resultados interessantes com o pagamento de serviços ambientais. Se for possível, transponha a situação para a sua região, o que torna a discussão muito mais rica. A partir dos exemplos anteriores, é possível traçar um parale- lo, comparando causas, efeitos, medidas e resultados. Oriente os alunos a pensar em algumas medidas que poderiam surtir efeitos positivos. Essa discussão pode ser feita em pequenos grupos para anotação das principais ideias, seguida de um debate maior, em que cada grupo apresente suas propostas. Há muita informação disponível, por exemplo, no site da Sabesp, disponível em <http://site.sabesp.com.br/site/ Default.aspx> (acesso em: 25 fev. 2019), que contém da- dos diários dos níveis dos reservatórios do estado de São Paulo. Outro material interessante é o capítulo “Lições e desafios”, disponibilizado pela Agência Nacional de Águas, no endereço <http://conjuntura.ana.gov.br/static/media/ licoes_desafios.6ce1ed00.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. Em seguida, oriente a realização da Atividade 4 e, depois, a realização do item 3 da seção Rumo ao Ensino Médio e da seção Em casa. Respostas e comentários Atividade 1 (página 46) As respostas são pessoais, dependem da família e do consumo registrado na conta de água analisada. Para que os alunos tenham mais clareza dos volumes considerados, uma dica interessante é converter o volume expresso em m3 para litros (multiplicando por 1 000). A forma como as contas são apresentadas varia em cada região. Portanto, é importante analisar uma antes de fazer o trabalho com os alunos. Outra preocupação que você deve ter é com o fato de muitos alunos viverem em apartamentos, em que muitas vezes a conta de água é conjunta, estando em nome do condomínio. Uma solução possível é fazer o trabalho em pequenos grupos de três a quatro alunos, garantindo que algum deles more em casa e tenha aceso à conta de água individual. Atividade 2 (página 48) a) A água passa para a atmosfera por evaporação do solo e dos corpos de água e pela transpiração dos seres vivos, principalmente as árvores da floresta. b) Apesar de a figura mostrar a água proveniente da Amazônia indo para o Sul e o Sudeste, boa parte da água que sustenta as grandes cidades dessas regiões vem das nascentes e dos reservatórios em áreas naturais próximas. Essas são as áreas que precisam receber as chuvas dos chamados “rios aéreos”. Ou seja, sem a conservação dessas áreas, a água também não chega às cidades. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 24 3/18/19 11:19 AM 825 M a n u a l d o P r o fe s s o r Atividade 3 (página 49) a) Destruição da vegetação nativa na região, locais que abrigavam as principais nascentes e reserva- tórios que forneciam água para a cidade. b) Além do crescimento numérico da população, o consumo exagerado de água e seu consequente desperdício também foram responsáveis pela crise. Atividade 4 (página 53) Resposta pessoal. Alguns critérios que podem ser ci- tados são a presença de nascentes, rios e lagos ou, ainda, reservatórios; apresentar cobertura vegetal conservada ou de recuperação viável. Pode-se destacar também a im- portância da fiscalização dessas áreas e sua manutenção. Em casa (página 53) 1. Aágua precipita, indo da atmosfera para a superfície terrestre. Ela infiltra e percola (passagem lenta de um líquido através de um meio) no solo ou nas rochas, podendo formar aquíferos, ressurgir na superfície na forma de nascentes, fontes, pântanos, ou alimentar rios e lagos. Nos casos em que a precipitação é maior do que a capacidade de absorção do solo, ela escoa sobre a superfície. A água evapora retornando à atmosfera. Além da evaporação da água dos solos, rios e lagos, uma parte dela é absorvida pelos seres vivos. Estes, por sua vez, liberam a água para a atmosfera por meio da transpiração e da excreção. Também pode ocorrer o congelamento da água, formando as camadas de gelo nos cumes de montanha e geleiras. Estas podem sofrer degelo, liberando água líquida na superfície. 2. Como as informações são específicas de cada região, a resposta deve conter dados sobre a preservação de áreas de nascentes, reservatórios e rios da região estudada. 3. A resposta deve conter dois pontos importantes: a destruição dessas áreas obriga a buscar água em re- giões mais distantes, o que aumenta o custo de for- necimento; e a destruição das fontes leva ao risco de que ocorra escassez de água. Além desses dois tópicos, podemos considerar tam- bém o custo de tratamento da água proveniente de reservatórios e fontes que apresentem problemas com poluição decorrente da degradação dessas áreas. Professor(a): esta é uma resposta esperada, porém pode acontecer de o aluno responder pelo lado positivo decorrente de iniciativas de conservação; de qualquer forma, mostrará com- preensão do tema. Rumo ao Ensino Médio (página 54) 1. Alternativa E. Todas as informações estão corretas e, de certa forma, constituem uma boa síntese do gerenciamento de água. 2. Alternativa D. O texto aborda o problema da escassez de água na perspectiva socioeconômica, mostrando também que, ainda que haja água, haverá muitas pessoas que não poderão pagar por ela. 3. Alternativa B. Tanto no mundo, em média, como no Brasil, a atividade econômica que mais consome água é a agricultura, seguida pela indústria, pelo uso doméstico e pelo consumo animal. Professor(a): oriente os alunos a consultar o gráfico do boxe De olho... no consumo de água no Brasil para resolver esse exercício. Sugestão de atividade extra Dispersão de poluentes Pensando no ciclo hidrológico, a água com poluen- tes percorrerá os mesmos caminhos, atingindo outras regiões, contaminando o solo, penetrando entre as par- tículas e atingindo o lençol freático e reservatórios sub- terrâneos, como os aquíferos. Esta atividade é muito útil para mostrar como des- cargas de poluentes se comportam em rios e lagos, por exemplo, e o que determina um ambiente ser conside- rado poluído. Possivelmente é necessária uma aula inteira para rea- lizar esta atividade, portanto é preciso avaliar a disponi- bilidade de tempo para isso. Introdução Para que um ambiente seja considerado poluído, é preciso que as substâncias poluentes estejam em uma concentração capaz de prejudicar os seres vivos, ou seja, caso essa concentração não tenha sido atingida no am- biente, ele é considerado não poluído. Para analisar a qualidade do ar, da água ou do solo e verificar se há ou não poluição, são considerados alguns padrões de qualidade, que são determinados de acordo com a maior concentração que um material pode alcançar em deter- minado meio sem que este se torne poluído ou cause prejuízos aos seres vivos. Nesta atividade, você vai representar, por meio de um modelo, um lago que recebe descargas de um poluente periodicamente. Usando o modelo, será possível visua- lizar como o poluente se dispersa e suas consequências. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 25 3/18/19 11:19 AM 826 Ensino Fundamental Material • 1 proveta graduada • 1 rolha ou 1 chumaço de algodão para o tubo de ensaio • 3 conta -gotas • 1 bandeja de plástico • 1 tubo de ensaio • 1 azulejo branco • 1 estante para tubos de ensaio ou outro apoio • 50 mL de solução de azul de metileno • água O lago, representado pela bandeja com água, vai receber um poluente, o azul de metileno. Como o “po- luente” escolhido é uma substância colorida, podemos re- lacionar a intensidade da cor à concentração da solução. Padrão de qualidade: a) Coloque no tubo de ensaio 9 mL de água e 1 mL de azul de metileno. Tampe o tubo com a rolha ou o algodão e agite -o para que o corante se misture bem à água. b) Pingue uma gota dessa solução no azulejo. Modelo do lago: a) Coloque água na bandeja, até aproximadamente um terço da altura dela. b) Meça 20 mL de “poluente” e, cuidadosamente para não agitar a água, despeje em uma das extremidades da bandeja. Esse local corresponde ao local de descarga do poluente. c) Imediatamente, usando 2 conta -gotas ao mesmo tem- po, retire uma gota de água do “fundo do lago” na região de descarga e outra da extremidade oposta. d) Coloque as duas gotas no azulejo e compare-as com o padrão de qualidade. Em que região do “lago” a concentração do “poluente” é mais elevada? Duas coisas podem ter acontecido no seu “lago”: • em uma das regiões o “poluente” ficou mais con- centrado que o padrão de qualidade; • em nenhuma das duas regiões o “poluente” alcan- çou o padrão de qualidade. Seu “lago” tornou-se poluído em alguma das regiões? Que fator facilita a dispersão de poluentes em am- bientes aquáticos reais? e) Para simular o que acontece na realidade, agite a água da bandeja e retire duas amostras do fundo nas mes- mas regiões da coleta anterior. Pingue uma gota de cada amostra no azulejo e compare -as com o padrão de qualidade. A concentração de “poluente” agora é diferente nas duas regiões? O “lago” está inteiramente poluído? O que aconteceu com a concentração do “poluente” no local da descarga? E na extremidade oposta? f) Se o “lago” não estiver poluído, repita a descarga de 20 mL de “poluente” e retire material do “fundo do lago” da mesma forma que na primeira descarga. Compare -as novamente com o padrão de qualidade. Repita o procedimento até que o “lago” esteja poluído. Que quantidade de poluente foi necessária para al- cançar o padrão de qualidade? Que tipo de material o azul de metileno pode estar representando? O espalhamento de poluentes é, ao mesmo tempo, vantajoso e desvantajoso. Discuta essa afirmação. As perguntas que aparecem após cada item podem ser feitas oralmente, para uma discussão durante a atividade experimental, ou apresentadas impressas para os grupos, a fim de que sirvam para a realização de um texto com as principais conclusões. Simulando pequenos vazamentos de torneira Esta é uma atividade simples, mas que costuma causar impacto entre os alunos. Ela pode ser ampliada para a medida de consumo de água em banhos, escovação de dentes e até lavagem de louça. Material • Balde ou bacia • Proveta ou béquer grande Procedimento Colete, com o balde ou a bacia, água de uma torneira pouco aberta, para simular um pequeno vazamento, por um intervalo de tempo de 30 segundos, por exemplo. Usando a proveta ou béquer, verifique o volume total da água coletada. Calcule o volume que teria sido des- perdiçado em 24 horas. Depois, calcule o desperdício em 500 torneiras com esse volume de água vazando. O quadro mostra o desperdício de água, em um dia, com diferentes aberturas de torneiras mal fechadas. Fonte: Sabesp.Fonte Desperdício nas torneiras mal fechadas Gotejando 46 litros Abertura de 6 mm 16 400 litros Litros desperdi•ados em 1 dia. Abertura de 1 mm 2 060 litros Abertura de 9 mm 25 400 litros Abertura de 2 mm 4 915 litros Abertura de 12 mm 33 984 litros MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 26 3/18/19 11:19 AM 827 M a n u a l d o P r o fe s s o r Esse mesmo tipo de encaminhamento pode ser feito para avaliar o consumo de água por banho ou durante a escovação de dentes, comparando a torneira aberta e fechada. Sugestão de material para consulta Na internet • AGÊNCIA Nacional de Águas.Programa Produtor de Água. Disponível em: <http://produtordeagua.ana.gov.br/>. • GUEDES, F. B.; SEEHUSEN, S. E. (Org.). Pagamentos por serviços ambientais na Mata Atlântica: lições aprendidas e desafios. Brasília: MMA, 2011. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/estruturas/202/_arquivos/psa_na_mata_ atlantica_licoes_aprendidas_e_desafios_202.pdf>. • KFOURI, A.; FAVERO, F. Projeto Conservador das Águas Passo a Passo: uma descrição didática sobre o de- senvolvimento da primeira experiência de pagamento por uma prefeitura municipal no Brasil. Brasília, 2011. Disponível em: <http://www.dokuwiki.lcf.esalq.usp.br/pedro/lib/exe/fetch.php?media=ensino:graduacao: livro_projeto_conservador_das_aguas_web_1_.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_001a027.indd 27 3/18/19 11:19 AM 828 Ensino Fundamental 13. O CASO DA FRAGMENTAÇÃO FLORESTAL E DOS CORREDORES ECOLÓGICOS AULAS 37, 38 e 39 Neste Módulo vamos recordar e aprofundar o conceito de ecossistema, estudar o que é fragmentação e como ela pode trazer desequilíbrio ecológico para um ecossistema. Também veremos quais são as consequências da fragmentação e da perda de habitat para a fauna e a flora florestal. Além disso, vamos abordar brevemente como a separação de ambientes de um ecossistema impede o fluxo de genes entre as populações separadas e quais os efeitos dessa interrupção. A partir dessas informações, analisaremos o potencial do projeto de corredores ecológicos para diminuir o efeito de borda nos fragmentos e evitar a interrupção do fluxo de genes, mitigando os efeitos sobre os ecossistemas. Objetivos • Rever os elementos bióticos e abióticos dos ecossistemas. • Entender o conceito de bioma e identificar a localização dos biomas brasileiros. • Relacionar o desmatamento às atividades humanas e entender as consequências dele. • Entender o que é fragmentação, o efeito de borda e seus efeitos sobre as populações da fauna e da flora dos fragmentos de florestas. • Conhecer o papel dos corredores ecológicos na preservação da biodiversidade. • Conhecer iniciativas de desenvolvimento e conservação de áreas naturais. Roteiro de aula (sugestão) Aula Descrição Anotações 37 Retorno da tarefa 3 do Módulo 12 Ecossistemas, biomas e áreas florestadas De olho... nos níveis de organização ecológica Rumo ao Ensino Médio (item 1) 38 Como a fragmentação afeta as populações da floresta remanescente Efeito de borda Atividade 1 Rumo ao Ensino Médio (item 2) Orientações para a tarefa 1 (Em casa) MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 28 3/18/19 11:18 AM 829 M a n u a l d o P r o fe s s o r 39 Retorno da tarefa 1 Um exemplo real de fragmentação De olho... na variabilidade genética Os corredores ecológicos Definições oficiais dos componentes dos corredores ecológicos Atividades 2 e 3 Rumo ao Ensino Médio (item 3) Orientações para as tarefas 2 e 3 (Em casa) Observação: Os testes da seção Rumo ao Ensino Médio podem ser trabalhados em sala ou indicados como tarefa para casa. Noções básicas • Bioma é uma unidade biológica ou espaço geográfico caracterizado de acordo com o macroclima, a fitofisio- nomia (aspecto da vegetação de um lugar), o solo e a altitude específicos. O desmatamento traz muitos danos e impactos negativos e, na maioria dos casos, o desmatamento florestal é parcial, ou seja, alguns trechos da floresta original permanecem. Essas áreas recebem a denominação de fragmentos florestais e não guardam mais as mesmas características da floresta intacta. • Um dos problemas enfrentados pelos fragmentos é o efeito de borda. A borda é o limite entre a floresta e a área não florestada. No caso do fragmento de floresta, a área não florestada é, muitas vezes, ocupada com estradas, agricultura ou pasto. Essa paisagem adjacente ao fragmento é denominada matriz e vai influenciar diretamente as mudanças que ocorrem no fragmento. • Corredor ecológico é uma faixa de vegetação que liga fragmentos de florestas. Tem como objetivo possibilitar o deslocamento de animais ou a dispersão de sementes e deve apresentar características semelhantes aos ambien- tes que conecta, ou seja, um corredor entre dois fragmentos florestais deve ser florestal também. Os corredores ecológicos são uma possibilidade de preservação da biodiversidade. Estratégias e orientações Professor(a): os temas desenvolvidos neste Módulo são parte da discussão sobre desequilíbrio ecológico e riscos à biodiversidade provocados pelas ações humanas em busca de terras para a agropecuária e de matéria- -prima para a indústria. A situação das fragmentações florestais não é simples. A decisão de explorar ou não determinadas áreas envolve questões sociais, políticas, econômicas, ambientais, e pode trazer benefícios como renda, alimento e emprego para as pessoas da região. Pode-se propor aos estudantes uma atividade que envolva a distribuição de diferentes papéis sociais para o encaminhamento dessa discussão. Uma possibilidade seria dividir a turma em quatro grupos: comu- nidade tradicional local, empresários, ambientalistas e políticos. Cada um dos três primeiros grupos apresentaria uma posição sobre um desmatamento hipotético em uma região da Floresta Amazônica que é rica em minério, mas faz divisa com a área da comunidade tradicional local. No final dessa discussão, o grupo que representa os políticos decide se a região pode ou não ser desmatada. Ecossistemas, biomas e áreas florestadas (página 56) Inicie a primeira aula com a leitura do texto deste tópico. Ao longo da leitura, retome brevemente as ideias de níveis de organização de ecossistemas. A imagem de ecossistema terrestre da página 56 será muito útil para rever fatores abióticos e bióticos e as relações que se estabelecem entre eles. Uma sugestão é “traduzir” as setas que mostram as relações entre os seres vivos. Faça também a leitura do boxe De olho... nos níveis de organização ecológica, de forma compartilhada. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 29 3/18/19 11:18 AM 830 Ensino Fundamental Explore o mapa dos biomas brasileiros: é possível que os estudantes já o tenham estudado em Geografia, lembrando que esse conteúdo foi visto no 6º ano, Ca- derno 4 de Ciências. Como a fragmentação afeta as populações da floresta remanescente (página 57) Proponha uma leitura compartilhada do texto deste tópico. Essa leitura também pode ser feita em pequenos grupos. É importante que os estudantes entendam o que são os fragmentos e o efeito de borda. Em seguida, sugira um confronto dos dados da leitura com as consequências do desmatamento analisadas pelos estudantes na aula anterior. Oriente os alunos a realizar a Atividade 1 e a tarefa 1 da seção Em casa. Um exemplo real de fragmentação (página 62) Organize os estudantes em pequenos grupos de três ou quatro estudantes e peça que façam a leitura deste tópico, identificando os aspectos citados no texto sobre os efeitos da fragmentação sobre as populações. Depois, organize uma discussão entre os grupos, verificando se todos iden- tificaram os aspectos referidos e as causas e os efeitos da fragmentação; sistematize essas informações no quadro. Faça a leitura do boxe De olho... na variabilidade ge- nética de forma compartilhada. Os alunos podem precisar de uma ajuda para entender os conceitos envolvidos com a variabilidade genética. Procure resgatar os conhecimen- tos trabalhados nos Módulos anteriores, especialmente sobre conceitos de Genética (Módulos 3 e 5), para que os estudantes percebam que os temas estão relacionados. Sugerimos que oriente a resolução do exercício da seção Atividade extra ao final desse Módulo, que pode ser feito em grupos e é uma boa oportunidade para que o aluno aplique o conceito de variabilidade genética, ao mesmo tempo que introduz os problemas de fragmentação e perda de habitat. Professor(a): uma boa leitura sobre o efeito de borda pode ser encontrada no texto “A floresta em pedaços e a floresta vazia”, do livro O poema imper- feito, de FernandoFernandez (Editora UFPR, 2004). Dependendo do tempo disponível e do grau de envolvimento dos estudantes, é possível fazer uma leitura desse texto com eles. Os corredores ecológicos (página 65) Inicie a aula com a leitura compartilhada deste tópico, destacando as informações contidas no texto que de- monstram a importância dos corredores ecológicos para a preservação de biomas. Sempre que possível, resgate as informações de Módulos anteriores (por exemplo, os tópicos já citados nos Módulos 3 e 5 para as informações sobre Genética e o Módulo 10 para alguns conceitos sobre Ecologia). Oriente os alunos a realizar a Atividade 2 e a tarefa 2 da seção Em casa. Definições oficiais dos componentes dos corredores ecológicos (página 67) Apresente os objetivos oficiais do corredor ecológico, bem como a finalidade das Unidades de Conservação e Terras Indígenas, que são componentes dos corredores ecológicos. Explore o mapa que localiza as Unidades de Conservação no Brasil, mencionando os biomas em que elas estão mais presentes. Pesquise se há corredores ecológicos em sua região e analise a possibilidade de visitá-los com os estudantes. Assim, será possível identificar os ecossistemas afetados, o tipo de matriz e alguns dos impactos citados no texto. Antes do trabalho de campo, procure informações para preparar um roteiro de trabalho, determinando os obje- tivos que devem ser atingidos pelos estudantes. Por ser uma aula mais objetiva e com menos discus- sões, é um bom momento para fazer o trabalho com “pa- péis sociais”, sugestão proposta no início deste Módulo. Oriente os alunos a realizar a Atividade 3 e a tarefa 3 da seção Em casa. Respostas e comentários Atividade 1 (página 61) 1. a) As hipóteses deverão conter explicações que en- volvam alimentação, diminuição de área, perda de árvores e relação com predadores. Também podem conter aumento de mortalidade por causa da estrada. Dois exemplos de respostas: 1º Diminuição da área de exploração da espécie, caso de alguns macacos que precisam de am- plos espaços para encontrar comida suficiente. 2º Desaparecimento de espécies vegetais impor- tantes para esses animais, por exemplo, as ár- vores. As causas para o desaparecimento desses vegetais podem ser múltiplas: introdução de novas espécies, ocorrência de pragas e doen- ças, como fungos e cupins, crescimento de tre- padeiras, perda de proteção contra o vento ou diminuição de luminosidade. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 30 3/18/19 11:18 AM 831 M a n u a l d o P r o fe s s o r b) Pode-se pensar em uma diminuição de presas para as serpentes. Como no estudo ocorreu a observa- ção de que nem todas as populações de pequenos mamíferos apresentaram diminuição numérica, e os roedores terrestres pareciam se beneficiar dos recursos da borda, uma segunda hipótese pode ser levantada: provavelmente as serpentes atravessam as estradas e estão mais sujeitas a atropelamentos. Uma terceira possibilidade é que os predadores das serpentes tenham aumentado com o efeito de borda, como as aves de rapina. c) Nessa resposta o estudante pode incorporar os dados das duas situações. É esperado que ele elabore hipóteses com explicações envolvendo alimentação e relação com predadores. Exemplos: 1º Os pequenos mamíferos terrestres aumentaram sua população porque o efeito de borda oca- sionou aumento da fonte de alimento deles. 2º Houve aumento na população de pequenos mamíferos porque a população de seus pre- dadores (como as cobras) diminuiu. Atividade 2 (página 66) Situação I Os quatro fragmentos pequenos teriam maior prejuízo ambiental. Apesar de a área total (borda + fragmento) ser semelhante à do fragmento 1, como cada fragmen- to é menor, suas proporções de borda aumentam. Isso significa que cada um desses fragmentos menores tem a borda proporcionalmente maior do que o fragmento grande, resultando em áreas menores de área nativa. A fragmentação maior diminui a distância borda-centro, o que intensifica o “efeito de borda”. Situação II Fragmento 1. Apesar de a área de ambas ser a mesma, a distância entre suas bordas é menor, o que causa maior exposição da área central do fragmento (novamente por causa da distância borda-centro). Como regra geral, fragmen- tos com formato arredondado apresentam menor efeito de borda relativo ao total de área por terem menor área exposta. Quanto maior for o perímetro de um fragmento, maior será seu efeito de borda, pois mais áreas estarão expostas. Atividade 3 (página 69) 1. Animais de populações de um fragmento podem migrar e cruzar com os de outros fragmentos. Isso evita endocruzamentos e aumenta a possibilidade de uma população com alta variação genética. 2. a) O primeiro objetivo é possibilitar o trânsito se- guro de espécies nativas entre áreas preservadas, proporcionando uma exploração equilibrada do ambiente. O segundo objetivo é possibilitar uma troca genética por meio do cruzamento entre as populações das áreas preservadas, aumentando ou mantendo a diversidade genética. b) As principais ameaças ambientais no corredor leste da Amazônia são as que ocorrem em praticamente qualquer área da Amazônia: extração predatória de madeira, queimadas para implantação de pas- tagens, criação extensiva de gado, expansão de projetos agrícolas de grande porte (agronegócio), mineração e garimpo. Em casa (página 70) 1. Nas bordas, a exposição à luz e ao vento é maior; como consequência, há aumento de temperatura e diminuição da umidade do ar. Essa situação é contrária à que ocorre no interior de uma floresta tropical, mas é semelhante à que ocorre nas copas das árvores. Com a fragmentação, espera -se encontrar, nas bordas, o crescimento de espécies com tolerância à ação direta do sol e a diminuição ou desaparecimento do número de espécies adaptadas a pouca luz e alta umidade. 2. a) Três atividades são importantes: Agricultura – principalmente a ligada ao agrone- gócio, como o cultivo de soja. Pecuária – o crescimento do consumo de car- ne, em parte decorrente do aumento do poder aquisitivo da população, vem modificando o estilo da pecuária nesse bioma, que antes era principalmente extensiva. Agora a pecuária é predominantemente intensiva, com a substi- tuição do pasto natural por pasto cultivado, eliminando a vegetação original. Mineração – incluindo o garimpo, a minera- ção altera a paisagem destruindo a vegetação e contaminando os rios da região. As principais minerações no Cerrado estão relacionadas à extração de minério de ferro e caulim e ao ga- rimpo de ouro e diamante. b) Levantamento das áreas que ainda conservam ve- getação nativa e/ou com populações de animais remanescentes. Estabelecer ligações por áreas com tamanhos que garantam deslocamento e permanência seguros para os animais. Pode-se aproveitar as ligações feitas por meio das matas ciliares dos rios da região. 3. Alternativa A: os parques, na falta desses corredores, constituem ilhas isoladas de ampliação da biodiver- MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 31 3/18/19 11:18 AM 832 Ensino Fundamental sidade e de formação de novas espécies. Essa alternativa está incorreta porque o fato de os parques estarem isolados tende a causar a extinção de espécies e não a criação de novas espécies. As outras alternativas estão corretas. b: corredores ecológicos possibilitam o fluxo gênico e a manutenção dos ciclos biológicos das espécies; c: mamíferos de médio e grande porte, como os mencionados na questão, nor- malmente são beneficiados por corredores ecológicos; d: animais que dependem de corredores normalmente são muito sensíveis a mudanças ambientais e não conseguem usar a matriz. Rumo ao Ensino Médio (página 71) 1. Alternativa C. A alternativa a está incorreta, pois o impacto interfere em todos os aspectos do ecossistema, não apenas no florístico. A alternativa b está errada, pois os animais não se deslocam em busca de habitat diferen- tes. A alternativa d está incorreta, pois, se as camadasmais férteis são perdidas, não há como o solo ficar mais produtivo. 2. Alternativa B. O processo de extinção não tem origem apenas na antropização; existem processos naturais, como a competição com outras espécies ou o esgotamento das fontes alimentares. As outras alternativas estão corretas. 3. Alternativa E. A proposição II está errada, pois qualquer espécie pode ser extinta, dependendo da extensão das modificações do ambiente. É claro que espécies com populações menores ou com especializações maiores no ambiente estão mais sujeitas à extinção. A proposição IV está errada, pois descreve claramente um hotspot, área ideal para preservação. Sugestão de atividade extra Como forma de fazer com que o aluno aplique o conceito de variabilidade genética e, ao mesmo tempo, intro- duzir os problemas de fragmentação e perda de habitat, sugerimos a atividade a seguir. Observe as ilustrações abaixo. Elas representam uma espécie de ave de interior de floresta que tinha sua po- pulação estável em uma área florestada grande (A). As diferentes formas geométricas, ao lado de cada miniatura, correspondem às cores das aves e indicam variabilidade genética entre elas. A área foi parcialmente desmatada para criação de estrada e pastos; sua área ficou menor e foi dividida pela estrada (B). Assim, uma região que tinha um contínuo de floresta agora tem dois fragmentos. Com base nessas informações e na imagem abaixo, responda: a) Houve perda de variabilidade genética de A para B? Justifique. Resposta: Houve perda de variabilidade genética na população de aves após o desmatamento. Antes do desmatamento, quando a área florestal era contínua, existiam quatro variedades diferentes de ave na população (representadas pelas formas: , , e ). Depois do desmatamento só restaram três na região. Talvez o estudante responda analisando cada fragmento; nesse caso, a perda de variabilidade genética é maior ainda, porque no fragmento menor só há duas variedades de aves. b) Se após o desmatamento houver perda de variabilidade genética, o que pode acontecer com a população de aves? Explique. A BA B Floresta Pasto Estrada Floresta Desmatamento por a•‹o humana MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 32 3/18/19 11:18 AM 833 M a n u a l d o P r o fe s s o r Resposta: A perda de variabilidade genética aumenta as chances de endocruzamento e do aparecimento de doenças fatais na população. Além disso, também ocorre a homogeneização genética da população, que a deixa mais vulnerável à extinção caso a pressão de seleção mude. Assim, a população de aves pode ser extinta ou diminiur mais ainda de tamanho, o que a coloca em maior risco de extinção. c) Existe alguma ação que possa ser feita para evitar perdas de variabilidade nessas populações? Explique. Resposta: P ara evitar a perda de variabilidade genética é importante garantir a manutenção do fluxo gênico entre as popu- lações restantes. Um meio de alcançar isso é a implementação de um corredor ecológico que una as populações isoladas. Professor(a): esta última pergunta é bem aberta e tem como objetivo fazer o estudante pensar em possíveis ações para mitigar os efeitos do desmatamento. Talvez valha a pena retomar a resposta a essa pergunta no final do módulo para ver se as sugestões seriam diferentes. Textos de apoio ao professor Parte das informações do primeiro texto abaixo, do site do Ministério do Meio Ambiente (MMA), consta do tópico Definições oficiais dos componentes dos corredores ecológicos, presente no Caderno do Aluno. TEXTO I Projeto Corredores Ecol—gicos Corredores Ecológicos são áreas que possuem ecossistemas florestais biologicamente prioritários e viáveis para a conservação da biodiversidade na Amazônia e na Mata Atlântica, compostos por conjuntos de unidades de conser- vação, terras indígenas e áreas de interstício. Sua função é a efetiva proteção da natureza, reduzindo ou prevenindo a fragmentação de florestas existentes, por meio da conexão entre diferentes modalidades de áreas protegidas e outros espaços com diferentes usos do solo. A implementação de reservas e parques não tem garantido a sustentabilidade dos sistemas naturais, seja pela descontinuidade na manutenção de sua infraestrutura e de seu pessoal, seja por sua concepção em ilhas, ou ainda pelo pequeno envolvimento dos atores residentes no seu interior ou no seu entorno. Integrante do Programa Piloto para a Proteção das Florestas Tropicais do Brasil, o Projeto atua em dois corredores: o Corredor Central da Mata Atlântica (CCMA) e o Corredor Central da Amazônia (CCA). A implementação desses Corredores foi priorizada com o propósito de testar e abordar diferentes condições nos dois principais biomas e, com base nas lições aprendidas, preparar e apoiar a criação e a implementação de demais corredores. A participação das populações locais, comprometimento e conectividade são elementos importantes para a formação e manutenção dos corredores na Mata Atlântica e na Amazônia. Objetivos do projeto: • Reduzir a fragmentação mantendo ou restaurando a conectividade da paisagem e facilitando o fluxo genético entre as populações. • Planejar a paisagem, integrando unidades de conservação, buscando conectá-las e, assim, promovendo a constru- ção de corredores ecológicos na Mata Atlântica e a conservação daqueles já existentes na Amazônia. • Demonstrar a efetiva viabilidade dos corredores ecológicos como uma ferramenta para a conservação da biodi- versidade na Amazônia e Mata Atlântica. • Promover a mudança de comportamento dos atores envolvidos, criar oportunidades de negócios e incentivos a atividades que promovam a conservação ambiental e o uso sustentável, agregando o viés ambiental aos projetos de desenvolvimento. Para atingir este objetivo, o Projeto Corredores Ecológicos desenvolve uma abordagem abrangente, descentrali- zada e participativa, permitindo que governo e sociedade civil compartilhem a responsabilidade pela conservação da biodiversidade, podendo planejar, juntos, a utilização dos recursos naturais e do solo; envolvendo e sensibilizando instituições e pessoas, criando parcerias em diversos níveis: federal, estadual, municipal, setor privado, sociedade civil organizada e moradores de entorno das áreas protegidas. Fonte: BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Projeto Corredores Ecológicos. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/areas-protegidas/ programas-e-projetos/projeto-corredores-ecologicos>. Acesso em: 25 fev. 2019. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 33 3/18/19 11:18 AM 834 Ensino Fundamental TEXTO II Corredor Ecológico Costa Esmeralda de SC Localizado no litoral norte do Estado de Santa Catarina, em área de 774 km2, esse corredor possui ecossistemas de mata atlântica e marinhos, tais como: floresta ombrófila densa, florestas quaternárias, restingas, manguezais, estuá- rios e costões, além de várias ilhas oceânicas. Também existem na área do corredor ecológico diversas áreas-núcleo, constituídas por unidades de conservação, como: Reserva Biológica Federal do Arvoredo e Área de Proteção Ambiental Federal de Anhatomirim. Esse projeto de conservação ambiental nasceu da mobilização da comunidade de Zimbros, em Santa Catarina, que buscava impedir o modelo de ocupação do solo proposto pela administração pública regional. Visa garantir a bio- diversidade e a qualidade de vida dos habitantes locais, aliando ações de manejo que garantam a utilização racional dos recursos ambientais para a sustentabilidade econômica da região e a conservação dos remanescentes de mata atlântica. O projeto cresceu para outros municípios, uma vez que os princípios que norteiam sua concepção referem-se à abordagem biorregional de conservação de ambientes naturais. O Corredor Ecológico Costa Esmeralda abrange inicialmente a região dos municípios de Bombinhas, Porto Belo e Itapema, situados na Península de Porto Belo, envolvendo as ilhas adjacentes e o arquipélago de Arvoredo. Os ecossistemas associados a essa zona costeira são bem diferenciadose apresentam uma beleza exuberante. Sob o domínio da mata atlântica, manguezais, restingas, florestas ombrófilas densas e aluviais guardam alta riqueza de espécies e de comunidades florísticas e faunísticas. [...] Fonte: ARRUDA, Moacir Bueno; SÁ, Luís Fernando S. Nogueira. Corredores Ecol—gicos: uma abordagem integradora de ecossistemas no Brasil. IBAMA (MMA). Disponível em: <http://www.ibama.gov.br/sophia/cnia/livros/corredoresecologicosdigital.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. Sugestão de material para consulta Na estante • NASCIMENTO, H. E. M.; LAURANCE, W. F. Efeitos de área e de borda sobre a estrutura florestal em fragmentos de floresta de terra firme após 13-17 anos de isolamento. Acta Amazônica, v. 36(2), p. 183-192, 2006. • RODRIGUES, E. Efeito de bordas em fragmentos de floresta. Cadernos da Biodiversidade, v. 1, n. 2, 1998. p. 1-6. • ROSA, C. A. da. Efeito de borda de rodovias em pequenos mamíferos de fragmentos florestais tropicais. Dissertação (Mestrado em Ecologia Aplicada) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2012. Na internet • AYRES, J. M. et al. Os corredores ecológicos das florestas tropicais do Brasil. Sociedade Civil Mamirauá, 2005. Disponível em: <http://www.bibliotecaflorestal.ufv.br/bitstream/handle/123456789/3495/Livro_Corredores-ecol% C3%B3gicos-das-florestas-tropicais-do-Brasil_MMA.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. • VALERI, S. V.; SENÔ, M. A. A. F. A importância dos corredores ecológicos para a fauna e a sustentabilidade de remanescentes florestais. Disponível em: <http://www.saoluis.br/revistajuridica/arquivos/005.pdf>. • VIDOLIN, G. P.; BRAGA, F. G. Ocorrência e uso da área por carnívoros silvestres no Parque Estadual do Cerrado, Jaguariaíva, Paraná. Cadernos da Biodiversidade, v. 4, n. 2, 2004. Disponível em: <http://www.iap.pr.gov.br/arquivos/ File/artigo_4.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 34 3/18/19 11:18 AM 835 M a n u a l d o P ro fe ss o r 14. O CASO DOS LEBISTES E A SELEÇÃO NATURAL AULAS 40, 41 e 42 Por meio da utilização de parte do trabalho dos biólogos David Reznick e John A. Endler (publicado no perió- dico Evolution, v. 36, n. 1, jan. 1982), este Módulo apresenta uma abordagem experimental como ferramenta para demonstrar a seleção natural como mecanismo responsável pelas diferenças entre populações de uma mesma es- pécie, os lebistes. Objetivos • Conhecer a história natural do peixe lebiste e identificar o processo de seleção natural. • Entender que, na seleção natural, são favorecidas as características que aumentam as chances de sobrevivência do indivíduo. • Conhecer o neodarwinismo: síntese que envolve o darwinismo, as leis de Mendel e o conceito de mutações. • Entender a seleção sexual e a seleção artificial. Roteiro de aula (sugestão) Aula Descrição Anotações 40 Retorno das tarefas 2 e 3 do Módulo 13 A teoria da seleção natural Os lebistes em ambientes naturais De olho... no controle biológico Os lebistes como modelo para o estudo da evolução Atividades 1 e 2 Rumo ao Ensino Médio (item 1) Orientações para a tarefa 1 (Em casa) 41 Retorno da tarefa 1 Outros exemplos de seleção Atividade 3 Rumo ao Ensino Médio (item 2) Orientações para a tarefa 2 (Em casa) 42 Retorno da tarefa 2 Seleção artificial: as raças dos cães domésticos Atividade 4 Você Sabia? Bactérias resistentes a antibióticos Rumo ao Ensino Médio (item 3) Orientações para a tarefa 3 (Em casa) Observa•‹o: Os testes da seção Rumo ao Ensino Médio podem ser trabalhados em sala ou indicados como tarefa para casa. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 35 3/18/19 11:18 AM 836 Ensino Fundamental Noções básicas • Evoluir é mudar com o tempo. Na biologia, as mudan- ças nas populações surgem da seleção de variações entre os indivíduos, que, por sua vez, se originam de mutações no material genético dos seres vivos. As mutações surgem ao acaso; são selecionadas aquelas que conferem vantagem ao organismo. • A seleção sexual ocorre, em geral, em paralelo à seleção natural. Na seleção sexual, as características vantajosas são as que ajudam a conseguir parceiros sexuais. Isso aumenta o potencial de geração de descendentes, o que sugere sucesso competitivo na dinâmica da população. • Há, ainda, o mecanismo evolutivo conhecido como seleção artificial. Por meio de cruzamentos planeja- dos, as características desejadas vão sendo fixadas através das novas gerações, até que se possa definir aquela população como uma nova raça ou variedade. Determinadas características podem ser perpetuadas ou eliminadas pela seleção artificial. Estratégias e orientações Antes de tudo, discuta com os estudantes o significa- do de evolução segundo o conhecimento prévio deles. Existe uma tendência a considerar que “evoluir” é “ficar melhor”, e ela precisa ser abandonada. Evoluir é mudar com o tempo. Destaque que a evolução não é um pro- cesso intencional. Por exemplo, as aves não criaram asas para voar; ao longo do tempo, aqueles organismos que tinham estruturas capazes de fazer o indivíduo levantar voo apresentaram uma vantagem adaptativa ante os de- mais, e, assim, tiveram mais chance de se reproduzir e passar essa característica adiante. Lembre-se de que esse tema foi trabalhado no 7º ano. Os estudantes devem, ao final da aula, consolidar a noção de que as variações surgem ao acaso e de que são selecionadas aquelas que conferem vantagem ao organismo, dependendo do contexto em que vive. Reforce que devemos evitar as explicações finalistas no contexto da evolução biológica. Explique que mu- danças fenotípicas não originadas de alterações genéticas (ou que não interagem com e influenciam o material genético de alguma forma) não são transmitidas aos des- cendentes. Por exemplo, pais que fazem musculação e aumentam significativamente o volume dos músculos em decorrência de estímulos gerados pelo exercício físico não passam aos filhos tal característica, isto é, a presença de músculos hipertrofiados. Considere também a possibilidade de haver algum estudante que pertença a um grupo religioso que não aceite a evolução e defenda o criacionismo. Nesse caso, a crença religiosa deve ser respeitada, mas alerte a tur- ma de que a discussão dos conceitos envolvidos nesta e em outras aulas são de cunho científico, não estando em questão argumentos de outras naturezas. Para esse tipo de debate, como o religioso, existem foros mais adequados do que a aula de Biologia. A teoria da seleção natural (página 73) Após levantar os conhecimentos e a representação dos estudantes sobre o que significa evolução, conti- nue a aula com a leitura da breve síntese sobre seleção natural, em voz alta, procurando avaliar o que a turma lembrava e corrigir os erros mais comuns, principalmente afirmações finalistas e proposições lamarckistas. É sempre importante lembrar aos estudantes que não existe “lei do mais forte”, uma expressão muito utilizada, mas que caracteriza um erro; Darwin nunca se referiu à seleção natural dessa forma. A seleção natural não trata do mais forte, e sim do mais adaptado a determinada condição ambiental; o que importa é sobreviver e poder deixar descendentes, ou seja, reproduzir -se. Outra questão importante, mas que não está expli- citada no material, é que um indivíduo não evolui, mas, sim, a espécie. Embora esse seja um tema para ser desen- volvido no Ensino Médio, vale mencionar para os alunos que a evolução envolve os indivíduos, mas é a espécie que evolui, que muda com o tempo. Em seguida, explique a teoria sintética da evolução, indicando como o trabalho de Mendel se encaixa no trabalho de Darwin. A grande dificuldade de Darwin foi explicar como as variações de características (variabilidade) ocorrem entre os indivíduos, dentro das populações, e como essas características eram passadas para as gerações seguintes. Não deixe de fazer referência aos Módulos 3 e 5, estu- dados anteriormente. Se precisar de algumas referências teóricas, um inte- ressantereforço conceitual pode ser encontrado na seção Sugestão de material para consulta ao final deste Módulo. Se houver tempo hábil, pode ser interessante contar a história dos trabalhos do Darwin e da sua viagem a bor- do do Beagle e apresentar alguns exemplos de estudos do naturalista inglês. Isso costuma instigar a curiosidade dos estudantes. Os lebistes em ambientes naturais (página 74) Continue a aula com a leitura do texto sobre os le- bistes. Pode ser uma leitura coletiva, com a sua media- MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 36 3/18/19 11:18 AM 837 M a n u a l d o P r o fe s s o r ção para destacar os pontos importantes e salientar os pontos levantados anteriormente sobre seleção natural. Estudantes que conhecem aquarismo devem se referir a esses animais como sendo coloridos, especialmente os machos. Comente que, na natureza, quase não existem machos coloridos. Peça que levantem hipóteses para a compreensão desse fato. Os estudantes devem chegar à conclusão de que, como são mais visíveis, serão mais predados. Relacione isso com a seleção natural. O boxe De olho… no controle biológico resgata co- nhecimentos anteriores de Ecologia, principalmente ca- deias alimentares e relações ecológicas. O professor pode, ainda, fazer um paralelo entre a ação de predadores e pa- rasitas com um tipo de pressão de seleção sobre a praga. Os lebistes como modelo para o estudo da evolução (página 75) Novamente, o uso de modelos é utilizado para a investigação científica. Neste caso, sobre evolução e se- leção natural, apresenta-se um interessante contraste com o que ocorre na natureza. Não deixe de relacionar esse tema com os Módulos 1 e 2, sempre pedindo que os estudantes identifiquem qual a hipótese (no caso, se a seleção natural influencia as variações existentes numa população de peixes), quais os métodos empregados e se a hipótese foi ou não confirmada. Se quiser conhecer o experimento e seus desdobramentos, eles estão discu- tidos no livro Evolução: o sentido da Biologia, EL-HANI, Charbel Nino; MEYER, Diogo (Unesp, 2005, p. 54-58). Depois da leitura, oriente os estudantes para a reso- lução das Atividades 1 e 2, que trazem um texto muito interessante sobre experimentação e teste de hipótese, e do item 1 da seção Rumo ao Ensino Médio. Se tiver tempo e quiser apresentar outros exemplos, existe outro experimento, também com peixes lebistes, também chamados de guppy, que pode ser encontrado em um link do Instituto de Biociências da USP – Seleção artificial em laboratório –, indicado na seção Sugestão de material para consulta. Siga passos semelhantes aos desenvolvidos anteriormente. Finalize a aula com o item 2 da seção Rumo ao En- sino Médio e a orientação da tarefa 1 da seção Em casa. Outros exemplos de seleção (página 77) Inicie a aula perguntando aos estudantes se eles conhe- cem espécies que apresentam diferenças bem marcantes entre machos e fêmeas. É possível que eles se lembrem do pavão (um de nossos exemplos), de leões (a juba do leão) e de espécies de aves, tais como o tiziu (Volatinia jacarina), o chopim (Molothrus bonariensis) e a galinha. Em regiões litorâneas, os estudantes podem se lembrar de alguns caranguejos, como o chama-maré (gênero Uca). Em seguida oriente a leitura do item Um exemplo de seleção sexual: a beleza oculta das aves e a realização da Atividade 3. A discussão importante é procurar qual a vantagem evolutiva que a espécie terá com a escolha correta do macho ou da fêmea para acasalamento. Afinal, a passagem dos genes para as próximas gerações é uma dimensão que leva ao sucesso evolutivo de uma espécie. Seleção artificial: as raças dos cães domésticos (página 79) Inicie a terceira aula orientando a leitura compartilhada do tema Seleção artificial: as raças dos cães domésticos. Use outros exemplos de seleção artificial ao longo da leitura, como o milho (indicamos um texto interessante – Misturar é preciso! – na seção Sugestão de material para consulta). Procure, em cada um dos exemplos, destacar as técnicas utilizadas, a característica que se desejou selecio- nar e como isso se assemelha ao que ocorre na natureza. Oriente a realização da Atividade 4 e a leitura do boxe Você sabia? sobre a resistência de bactérias a antibióti- cos, um exemplo de seleção que nos atinge fortemente. É importante frisar os alertas sobre o uso indiscriminado e pouco rigoroso de antibióticos. Sugira, então, que resolvam o item 3 da seção Rumo ao Ensino Médio e a tarefa 3 da seção Em casa. Respostas e comentários Atividade 1 (página 76) 1. A presença e a quantidade de predadores. 2. Na lagoa existiam lebistes em diferentes fases de de- senvolvimento e, portanto, de diversos tamanhos. Na presença dos predadores, observou-se que lebistes que apresentavam maturidade sexual precocemente – e, portanto, eram menores – apresentavam vantagens adaptativas, se reproduziam mais cedo e geravam des- cendentes em um período de tempo mais curto que os lebistes grandes. Em outras palavras, os predadores não provocaram a diminuição do tamanho dos lebistes, mas eliminaram os animais maiores, pois estes tinham menos chances de se reproduzir e gerar descendentes. Atividade 2 (página 77) A predação maior que existe no Sul pode ter sele- cionado os caracóis que viviam em cima, na costa, fora do alcance de muitos predadores. No Norte, a pressão seletiva pode não ter sido tão forte a ponto de excluir plenamente os caracóis não adaptados a viver na costa. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 37 3/18/19 11:18 AM 838 Ensino Fundamental Atividade 3 (página 78) O dimorfismo sexual é um caráter que possibilita a escolha de um parceiro com características “melhores” do ponto de vista do indivíduo que faz a seleção, au- mentando as chances de gerar descendentes com essas mesmas características. Atividade 4 (página 79) 1. Por meio de cruzamentos preferenciais é possível separar, no exemplo dos pombos, indivíduos cujas características sejam interessantes para o ser huma- no, colocando para cruzamento sempre aqueles que apresentam tal característica. Desse modo, pode-se chegar aos indivíduos que concentram essas diferen- ças e criar uma nova raça. 2. Separavam os maiores grãos de cada espiga para plantá-los na estação seguinte e, da espiga gerada nesse plantio, retiravam-se os maiores grãos também, e assim por diante durante várias gerações, até chegar à espiga que conhecemos hoje, com muitas sementes grandes e suculentas. A cada estação, as plantas ori- ginadas das sementes se reproduziam, mantendo-se essas características em seus descendentes. Em casa (página 81) 1. As bactérias que sobrevivem na cultura B são capa- zes de metabolizar a lactose e surgiram por mutação aleatória a partir de ancestrais que não tinham essa capacidade. 2. Os cães domésticos passaram por uma seleção arti- ficial. Por meio de cruzamentos, foram selecionadas as características desejadas para cada raça. Já os cães selvagens passam por seleção natural e apenas os mais aptos sobrevivem e se reproduzem, o que di- minui a variedade destes. 3. a) Não, a praga não desenvolve resistência. Por mu- tação, algumas apresentam resistência e têm mais chance de sobreviver, reproduzir -se e deixar des- cendentes com a mesma característica. Professor(a): é sempre muito importante destacar que não há intencionalidade na Evolução, ela acon- tece ao acaso. b) Sim, porque preserva os predadores e os parasitas que são inimigos naturais das pragas, estratégia utilizada para o controle biológico. Rumo ao Ensino Médio (página 82) 1. Alternativa A. A alternativa b está incorreta, pois os seres vivos não criam adaptações, elas surgem ao acaso e são selecionadas pelo meio. A alternativa c está incorreta, pois usar ou deixar de usar uma parte do corpo não é uma característica transmitida às gerações seguintes. A alternativa d está incor- reta, pois o ambiente não induz a variabilidade. A alternativae está incorreta, pois características induzidas pelo ambiente não são necessariamente transmitidas aos descendentes. Professor(a): algumas características do ambien- te, como o Sol, outros tipos de radiação e algumas substâncias químicas, podem induzir modifica- ção no material genético dos seres vivos. Essas modificações só terão importância evolutiva se provocarem mudanças nas células de reprodução, os gametas. Caso contrário, não serão passadas às gerações seguintes. 2. Alternativa C. A alternativa a está incorreta, pois a característica cauda longa foi alterada artificialmente. A alternativa b está incorreta, pois não há referên- cias sobre a fertilidade do macho, apenas que mais machos com caudas longas obtiveram mais sucesso reprodutivo. A alternativa d está incorreta, pois o gráfico traz a informação contrária, um maior suces- so reprodutivo. A alternativa e está incorreta, pois não há referências sobre resistência dos machos de cauda longa a microrganismos nem sugestão de que os machos nessa condição tiveram uma diminuição de mortalidade por doenças. 3. Alternativa B. A alternativa a está incorreta, pois o uso de agrotóxico não desenvolve a resistên- cia, apenas pode selecionar os organismos que já apresentam essa resistência. A alternativa c está incorreta, pois não há intencionalidade dos seres vivos à adaptação. A alternativa d está incorreta, pois não há sugestão de dependência por parte das ervas daninhas. A alternativa e está incorreta, pois o agrotóxico não induz mutações. Professor(a): mais uma vez, as alternativas procu- ram confundir o estudante sugerindo que fatores ambientais geram a resistência ou a característica que ofereça uma vantagem adaptativa ao ser vivo; fique atento(a). MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 38 3/18/19 11:18 AM 839 M a n u a l d o P r o fe s s o r Sugestão de material para consulta Na estante • MEYER, D.; EL-HANI, C. N. Evolução, o sentido da Biologia. São Paulo: Unesp, 2005. • MONTEIRO, A. B. Biogeografia evolutiva: a seleção sexual e o índice de predação como fatores evolutivos dos lebistes (Poecilia reticulata) em comunidades íctias. Rio Claro: Unesp, 2013. • SICK, H. Ornitologia brasileira. 3. ed. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 1997. • SILVA, D. P. Canis familiaris: aspectos da domesticação (origem, conceitos, hipóteses). Brasília: UnB, 2011. Na internet • ALMEIDA, A. M. Misturar é preciso!. Darwinianas – a ciência em movimento, 18 abr. 2017. Disponível em: <https://darwinianas.com/2017/04/18/misturar-e-preciso/>. • KELLNER, A. Cristas, chifres e seleção sexual. Ciência Hoje On-line. Disponível em: <http://cienciahoje.uol.com. br/colunas/cacadores-de-fosseis/cristas-chifres-e-selecao-sexual>. • SELEÇÃO artificial em laboratório. Portal Entendendo a Evolução – Universidade de São Paulo (USP). Disponível em: <http://www.ib.usp.br/evosite/evo101/IVB1bInthelab.shtml>. • SELEÇÃO natural em funcionamento: um estudo de caso. Portal Entendendo a Evolução – Universidade de São Paulo (USP). Disponível em: <http://www.ib.usp.br/evosite/evo101/IIIE1aTegula.shtml>. Acesso em: 25 fev. 2019. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 39 3/18/19 11:18 AM 840 Ensino Fundamental 15. ESPECIAÇÃO – O CASO DOS BUGIOS NA AMÉRICA DO SUL AULAS 43, 44 e 45 Neste Módulo, estudaremos o conceito de especiação geográfica ou alopátrica, por meio da história evolutiva de bugios e de um grupo de aranhas sul-americanas. Também vamos rever e aprofundar uma série de conceitos relativos a evolução e especiação estudados em anos anteriores, bem como a elaboração e o teste de hipóteses feitas por cientistas. Objetivos • Compreender e aplicar o conceito biológico de espécie. • Entender o sistema de classificação adotado pela sistemática filogenética. • Identificar as relações de parentesco entre grupos em uma árvore filogenética ou cladograma. • Entender o processo mais comum de formação de novas espécies: a especiação geográfica (ou alopátrica) e conhecer o processo de especiação simpátrica. • Compreender a história evolutiva dos bugios (Alouatta spp.). • Compreender a história evolutiva de um grupo de aranhas sul-americanas (Ericaella spp.). • Elaborar e levantar hipóteses científicas e identificar em quais casos elas podem ser refutadas ou aceitas. Roteiro de aula (sugestão) Aula Descrição Anotações 43 Retorno da tarefa 3 do Módulo 14 Para entender a especiação Atividade 1 Rumo ao Ensino Médio (item 1) Orientações para a tarefa 1 (Em casa) 44 Retorno da tarefa 1 Os bugios (Alouatta spp.) e a especiação Atividade 2 Rumo ao Ensino Médio (item 2) Orientações para a tarefa 2 (Em casa) 45 Retorno da tarefa 2 O caso das aranhas, também separadas pelos Andes Atividade 3 Rumo ao Ensino Médio (item 3) Orientações para a tarefa 3 (Em casa) Observa•‹o: Os testes da seção Rumo ao Ensino Médio podem ser trabalhados em sala ou indicados como tarefa para casa. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 40 3/18/19 11:18 AM 841 M a n u a l d o P r o fe s s o r Noções básicas • O conceito biológico de espécie define como or- ganismos da mesma espécie aqueles que cruzam e conseguem produzir descendentes férteis, em con- dições naturais. • No sistema de classificação de Lineu, a espécie é identificada por uma nomenclatura binomial e deve receber algum tipo de destaque no texto, normalmente em itálico. Nesse sistema, o nome científico de cada espécie deve ser composto de duas palavras (latinas ou latinizadas), sendo a primeira um substantivo (gênero) e a segunda um adjetivo (que caracteriza a espécie). • A sistemática filogenética busca entender as relações evolutivas entre grupos de seres vivos de diferentes categorias taxonômicas. Essas relações podem ser re- presentadas em árvores filogenéticas ou cladogramas. • Nas árvores filogenéticas, as bases dos ramos repre- sentam os ancestrais comuns àqueles ramos. Quando dois grupos compartilham o mesmo ancestral recente (o mesmo nó), eles são considerados mais aparen- tados (grupos irmãos). • Todas as espécies viventes tiveram um ancestral co- mum, mais ou menos remoto. Quanto mais recente for o ancestral comum, mais próximo será seu grau de parentesco, e quanto mais distante for o ancestral comum, mais remoto é seu grau de parentesco. • Os grupos naturais são aqueles que podem ser de- finidos por meio da existência de um ancestral em comum. • No modelo de especiação geográfica ou alopátrica, uma espécie é separada em populações menores por uma barreira geográfica que interrompe o fluxo gênico entre elas. Com o passar do tempo, essas populações acumulam diferenças; assim, caso elas venham a se encontrar novamente, não poderão mais reproduzir entre si, ocorrendo, portanto, a especiação. • No modelo de especiação simpátrica não há uma barreira geográfica que separe as populações da espécie. A especiação ocorre por haver uma barreira ecológica (exploração de diferentes nichos ecoló- gicos), comportamental (preferência pelo período diurno ou noturno), morfológica ou qualquer outra que seja suficiente para interromper o fluxo gênico entre as populações do mesmo local. • A hipótese da história evolutiva dos macacos bugios sugere que havia uma única espécie ancestral vivendo na América do Sul e o soerguimento da cordilheira dos Andes isolou suas populações. Assim, houve especiação alopátrica que originou as diferentes espécies atuais. • O mesmo modelo de especiação alopátrica dos bu- gios pode ser aplicado a um grupo de aranhas sul- -americanas do gênero Ericaella. Elas também foram separadas durante o soerguimento da cordilheira dos Andes e formaram novas espécies. • Não existe verdade absoluta em Ciência. São formula- das hipóteses e essas devem ser testadas. Entretanto, não é possível provar que uma hipótese é verdadeira, mas, sim, que ela é falsa. Os cientistas buscam refutar uma hipótese e, se não conseguem, os resultados fornecem evidências que permitem apoiar a hipótese,mas sem considerá-la definitiva. Estratégias e orientações Este Módulo se baseia em parte nos conhecimentos prévios dos alunos, especialmente o que foi estudado no 7º ano. Para engajá-los logo de início, ou mesmo para finalizar a sequência de aulas, existe a possibilidade de uma atividade lúdica que mostra como funciona a seleção natural em populações isoladas geograficamente. Veja a seção Sugestão de atividade extra (O jogo dos clipsita- cídeos: uma simulação do processo de seleção natural como estratégia didática para o ensino de evolução). Para entender a especiação (página 84) Nesta aula recomenda-se recordar o que foi estudado em Ciências no 7º ano, nos Cadernos 1 e 2, Módulos 4, 5 e 7. Uma boa maneira de iniciar a aula seria fazer um levantamento dos conhecimentos prévios dos alunos a respeito de conceitos já trabalhados, como: o conceito biológico de espécie; os sistemas de classificação dos seres vivos (sistema proposto por Lineu e as categorias taxonômicas); as árvores filogenéticas e sua interpretação; e a especiação geográfica. Como se trata de uma aula baseada em recordação e aprofundamento de conceitos, a condução mais diretiva pelo professor pode ser uma boa estratégia. No entanto, recomenda-se que os exer- cícios sejam feitos em duplas, dando a oportunidade de os alunos debaterem. Ao discutir a definição de espécie biológica, questione os estudantes sobre os limites das definições em Ciência. Ainda nesse questionamento, proponha que os estudantes imaginem o cruzamento entre cães das raças chihuahua e dogue alemão. Esses animais são da mesma espécie, porém foram isolados reprodutivamente por causa da seleção artificial. Entretanto eles podem, potencialmente, cruzar e gerar descendentes férteis. Leões e tigres também podem cruzar e deixar descendentes férteis, porém esse cruzamento só foi visto em condições de cativeiro, como zoológicos. Como não há registro desse cruzamento em MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 41 3/18/19 11:18 AM 842 Ensino Fundamental ambiente natural, leões e tigres não são considerados da mesma espécie. Relembre ainda que as mulas são resulta- do do cruzamento entre égua e burro e são animais bas- tante apreciados para o transporte de carga, mas estéreis; portanto cavalos e burros não são considerados da mesma espécie. Como fazer para aplicar o conceito biológico de espécie a organismos nos quais não conhecemos repro- dução sexuada, como alguns tipos de bactéria? Isso é im- portante para os alunos perceberem que a Ciência não é algo pronto, mas um fazer humano que sofre modificações à luz de novos conhecimentos. Além disso, a Ciência não tem respostas prontas, sempre precisa de ajustes. No 7º ano, os alunos aprenderam que as filogenias são as formas de representação das relações de paren- tesco de um grupo de organismos. Neste Módulo, esse conceito será aprofundado para o de árvores filogenéticas e cladogramas, explicados no texto. Quanto à especiação, o mesmo modelo de especiação geográfica (alopátrica) utilizado no 7º ano é recupera- do para facilitar o andamento da aula. Aproveite para introduzir o modelo de especiação simpátrica, que é muito utilizado para explicar a diversificação existente em moscas-das-frutas. Ambos os exercícios da Atividade 1 (página 89) são de vestibulares, para que os alunos fiquem ainda mais fa- miliarizados com esse tipo de questão, além dos que vão encontrar na seção Rumo ao Ensino Médio (página 96). O item 1 da Atividade 1 e o item 1 da seção Rumo ao Ensino Médio trazem interpretações de cladogramas hipotéticos. Esse mesmo tipo de exercício pode ser feito com filogenias de verdade. Se achar interessante, recupe- re uma filogenia nos Cadernos 2, 3 e 4 do 7º ano e peça aos alunos que façam o mesmo tipo de análise. O item 2 da Atividade 1 e a tarefa 1 da seção Em casa trazem a aplicação do modelo de especiação alopátrica. Esses dois exercícios são interessantes para conectar com o assunto da aula seguinte, por tratarem do mesmo tipo de especiação que ocorreu com os bugios (Alouatta spp.). Os bugios (Alouatta spp.) e a especiação (página 90) Nesta aula será estudado o caso da história evolutiva dos bugios (Alouatta spp.). Como é um caso relativamen- te simples de entender depois da aula sobre especiação alopátrica, uma boa estratégia é reunir os alunos em duplas e pedir que eles leiam esse item e respondam aos exercícios da Atividade 2 (página 91). Mesmo o item da página 91 (Então, a hipótese está correta?) é um tema 1 DODD, D. M. B. Reproductive isolation as a consequence of adaptive divergence in Drosophila melanogaster. Evolution, 43, p. 1308-1311, 1989. que vem sendo trabalhado em Ciências desde o 6º ano, no Caderno 1, Módulo 1. Os exercícios propostos vão trabalhar exatamente o aprofundamento do caso dos bugios e a questão da “verdade absoluta” em Ciência. Uma roda de conversa pode ser realizada ao final dessa aula para debater a ideia, comumente usada pelos meios de comunicação, de que determinado produto tem “eficácia comprovada cientificamente”, usando a Ciência de forma inapropriada. Não se trata aqui apenas de mos- trar como é o pensamento científico, no qual não existem verdades absolutas, tampouco definitivas. Também se quer mostrar aos alunos os limites da Ciência e como esta pode ou não pode ser empregada. Assim, espera-se formar cidadãos que façam uma leitura questionadora da realidade e das “verdades” que são veiculadas pelos meios de comunicação. A tarefa 2 da seção Em casa (página 96) reforça a concepção de especiação alopátrica ao ser aplicada a outro exemplo. O item 2 da seção Rumo ao Ensino Mé- dio (página 97) traz uma questão de múltipla escolha em que o aluno terá que aplicar mais uma vez o conceito de especiação e as condições necessárias para ocorrer tal fenômeno. O caso das aranhas, também separadas pelos Andes (página 92) Novamente, trata-se de uma aula em que é reco- mendado o trabalho em duplas para o estudo de mais um caso de especiação alopátrica, agora das aranhas do gênero Ericaella, estudadas por um grupo de pesquisa- dores brasileiros. Peça que os alunos leiam e resolvam os exercícios da Atividade 3 (página 94). O primeiro exercício requer interpretação da árvore filogenética apre- sentada para o grupo de aranhas. O segundo exercício é uma questão de múltipla escolha de vestibular, em que os alunos devem interpretar mais um cenário no qual é possível ocorrer especiação alopátrica. A tarefa 3 da seção Em casa (página 96) traz uma questão de vestibular em que o exemplo trabalhado em aula é o mote da questão. O item 3 da seção Rumo ao Ensino Médio (página 97) traz uma questão de múltipla escolha em que o aluno tem de interpretar uma árvore filogenética de macacos antropoides, assunto trabalhado também no 7º ano, Caderno 4, Módulo 32. Como fechamento do Módulo, pode-se ler o relato do experimento clássico feito por Diane Dodd em 19891 (ver a seção Texto de apoio ao professor, ao final des- te Módulo), em que simula a especiação alopátrica em MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 42 3/18/19 11:18 AM 843 M a n u a l d o P r o fe s s o r moscas-das-frutas (Drosophila melanogaster). Também é recomendável apresentar o esquema do experimento para os alunos, questionando quais as limitações do estu- do, como o fato de as condições do experimento serem muito diferentes das encontradas na natureza. Respostas e comentários Atividade 1 (página 89) 1. Alternativa E. Todas as outras afirmações estão incor- retas. A afirmação I está incorreta, pois as espécies X e Z evoluíram em eventos distintos e não é possível afirmar qual ocorreu antes pelo cladograma. A afir- mação II está incorreta não apenas pela afirmação “mais evoluídas” ser incorreta, mas porque é impos- sível, pela configuração do cladograma, identificar quais espécies são mais diferenciadas. A afirmação III está incorreta, pois a espécie W é mais próxima evolutivamente à espécie X e a espécieY é mais próxima à espécie Z. 2. a) As modificações observadas nas populações iso- ladas geograficamente são devidas ao acúmulo de diferenças genéticas, resultantes de mutações e seleção natural. Cada ambiente terá pressões de seleção diferentes que resultarão em características distintas fixadas nas populações. O isolamento geográfico impede o fluxo gênico entre as popu- lações impossibilitando que as novas variações (genéticas, morfológicas, ecológicas, etc.) sejam difundidas nas duas populações. b) Se indivíduos das duas populações se encontra- rem e não puderem se reproduzir, ou produzirem descendentes estéreis, pode-se dizer que houve isolamento reprodutivo, ou seja, as populações representam duas espécies distintas. Isso significa que passaram pelo processo de especiação. Atividade 2 (página 91) 1. Para tal verificação, seria necessário acompanhar o encontro das populações e perceber se indivíduos das duas populações cruzariam entre si e produziriam descendentes férteis. Se isso ocorresse, as populações voltariam a ser consideradas da mesma espécie. Ou seja, as diferenças acumuladas ao longo do tempo de separação em cada população não seriam suficientes para criar duas novas espécies. No entanto, se elas não pudessem se reproduzir e gerar descendentes férteis, então o processo de especiação estaria carac- terizado e poderiam ser consideradas duas espécies diferentes, agora vivendo no mesmo local. 2. O fluxo gênico é a troca de genes dentro de uma população ou entre populações da mesma espécie. No caso dos bugios da América do Sul, com o soer- guimento da cordilheira dos Andes, as populações ancestrais ficaram isoladas, o que impediu o fluxo gênico. Mutações fixadas em uma das populações não foram passadas para a outra, e vice-versa. Com o passar do tempo, essas variações, causadas pelas diferentes pressões ambientais e pelo isolamento ge- nético, acumularam-se e as populações se tornaram espécies distintas. Professor(a): esse exercício exige que o aluno resgate o conceito de mutação já trabalhado em Módulos anteriores, como os Módulos 6, 8 e 13. Retome-o antes dos exercícios, se julgar necessário. Atividade 3 (página 94) 1. a) Três, representados pelos nós 1, 2 e 3. b) O nó 1, pois ele indica a separação do ancestral comum a todas as espécies que vivia ainda em uma área não separada pela cordilheira do Andes. c) A espécie Ericaella florezi existe no mínimo há 10 milhões de anos, pois estima-se que o final do evento de soerguimento da cordilheira dos Andes se deu há 10 milhões de anos (no máximo há 23 milhões de anos, considerando o início do soergui- mento). Pela árvore filogenética, percebe-se que houve dois eventos de especiação. O primeiro foi quando surgiu a cordilheira do Andes, e o segun- do criou as quatro espécies mostradas na árvore filogenética. 2. Alternativa D. O canal do Panamá isola populações do lado esquerdo e direito, interrompendo o fluxo gêni- co, podendo acumular diferenças genéticas e, assim, desenvolver mecanismos de isolamento reprodutivo. A afirmação a está errada, pois o isolamento das popula- ções, devido à construção do canal, leva à diminuição da variabilidade genética (aumentando a possibilidade de endocruzamentos). A afirmação b está errada, pois o fluxo gênico nos ambientes aquáticos não se altera. O canal continua permitindo que as espécies aquá- ticas se encontrem e reproduzam, mantendo dessa forma o fluxo gênico. A afirmação c está errada, pois não há mecanismos de seleção artificial envolvidos no funcionamento do Canal do Panamá (não há um direcionamento intencional de escolha de certas ca- racterísticas). A afirmação e está errada, pois o canal por si só não é um fator que induz mutações. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 43 3/18/19 11:18 AM 844 Ensino Fundamental Professor(a): alguns dos mecanismos que apare- cem nas alternativas não são tratados explicitamente no Módulo, como a seleção artificial, por isso vale a pena um reforço sobre eles antes de os alunos fazerem o exercício. Em casa (página 95) 1. Com o isolamento causado pelo istmo, duas popula- ções foram separadas. Ao longo do tempo, essas po- pulações foram se modificando e se diferenciaram em duas espécies distintas. O istmo causou a separação física necessária para que o processo de especiação alopátrica ocorresse. 2. A especiação mostrada na figura é a geográfica (alo- pátrica). Uma barreira geográfica (rio) surgiu separan- do a espécie em duas populações (pode ser mais de duas), isolando-as geneticamente. Essas populações acumularam diferenças ao longo do tempo devido à seleção natural e a diferentes pressões ambientais, originando duas (ou mais) espécies novas. 3. a) Porque a cordilheira dos Andes é uma barreira geográfica e seu surgimento provocou a fragmen- tação da comunidade original em pequenos gru- pos (populações isoladas), favorecendo o processo de especiação. b) Diversificação genética e fixação de caracteres, influenciadas por pressões ambientais, provocaram isolamento reprodutivo, que caracteriza a separa- ção das espécies. Rumo ao Ensino Médio (página 96) 1. Alternativa B. O primeiro grupo a se diferenciar foi o I, portanto sua especiação foi necessariamente anterior ao surgimento dos outros três grupos. A alternativa a está errada, pois a espécie III compartilha o mesmo ances- tral comum a todas as espécies, na base do cladograma. A alternativa c está errada, pois o evento mais recente de especiação se deu com a formação não apenas da espécie IV, mas também da espécie III. A alternativa d está errada, pois o cladograma é composto de três nós, e deles se desenvolvem ramos distintos. A alternativa e está errada, pois os grupos I e II não são grupos- -irmãos; o ancestral que compartilham em comum é compartilhado por todas as espécies do grupo. 2. Alternativa E. Um dos principais requisitos para a caracterização de uma espécie é a capacidade de reprodução com descendentes férteis. Assim, se indi- víduos de duas populações distintas se reproduzem e sua prole tem capacidade de reprodução, eles per- tencem à mesma espécie. A alternativa a está errada, pois barreiras ecológicas, como é o caso na especia- ção simpátrica, também servem como mecanismo de isolamento reprodutivo para a formação de novas espécies. A alternativa b está errada, pois o isolamen- to reprodutivo é o principal evento que caracteriza a formação de uma nova espécie. A alternativa c está errada, pois as variações climáticas em função das estações do ano são mudanças a que os organismos estão adaptados e fazem parte de seu ciclo de vida. A alternativa d está errada, pois a formação de novas espécies se dá em uma população de uma espécie ancestral, e não de famílias ancestrais, o que impli- caria especiação a partir de espécies distintas. 3. Alternativa D. Segundo a árvore filogenética mostrada na questão, o gorila se diferenciou primeiro do que o chimpanzé/bonobo/humano. Assim, é correto afirmar que o ser humano é mais próximo filogeneticamente do chimpanzé do que do gorila. A alternativa a está errada, pois o chimpanzé e o bonobo são espécies atuais. Nenhum ancestral do ser humano, ou de qual- quer espécie, possui espécimes vivos. A alternativa b está errada, pois todos os seres vivos dessa árvore filogenética fazem parte de um grupo natural, tendo um ancestral comum. Portanto, todos são aparentados. A alternativa c está errada, pois o grupo mais recente a se diversificar foi o que deu origem ao chimpanzé e ao bonobo. A alternativa e está errada, pois os macacos antropoides com maior parentesco com o ser humano são os chimpanzés e os bonobos. Professor(a): a alternativa e exige que o aluno recorde o que estudou sobre Primatas no 7º ano em Ciências, Caderno 4, Módulo 32. Por isso, foi feito um boxe de glossário na questão para facilitar essa recordação. Sugestão de atividade extra O jogo dos clipsitacídeos: uma simulação do processo de seleção natural como estratégia didáticapara o ensino de evolução Esse jogo é prático e mostra de maneira lúdica para os alunos como funciona a especiação alopátrica. Diferentes pressões ambientais (disponibilidade de alimentos) levam à diferenciação de populações que estejam isoladas geo- graficamente. Segue a descrição do jogo segundo seus autores. O material pode ser acessado pelo site indicado na fonte. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 44 3/18/19 11:18 AM 845 M a n u a l d o P r o fe s s o r Este trabalho descreve a aplicação do jogo dos Clip- sitacídeos como estratégia didática para promover a compreensão de conceitos estruturantes da teoria da seleção natural, no contexto de uma sequência didática sobre ensino de evolução. Este jogo simula mudança po- pulacional decorrente de variação na oferta de alimen- tos, num contexto de separação geográfica e isolamento reprodutivo de uma população inicial de pássaros com variação fenotípica em seus tamanhos de bicos. Além de descrever o jogo, este artigo traz recomendações metodológicas para sua aplicação, bem como alguns resultados pedagógicos alcançados em sala de aula. Fonte: REIS, V. P. G. S.; CARNEIRO, M. C. L.; AMARANTE, A. L. A. P. C.; ALMEIDA, M. C.; SEPÚLVEDA, C. A. S.; EL-HANI, C. N. O jogo dos clipsitacídeos: uma simulação do processo de seleção natural como estratégia didática para o ensino de evolução. Disponível em: <http://www.cienciaemtela.nutes.ufrj.br/ artigos/0602sa01.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. Texto de apoio ao professor Evidências para a especiação “[...] Resultados Experimentais: Os primeiros passos de especiação têm sido produzidos em diver- sos experimentos de laboratório envolvendo isola- mento “geográfico”. Por exemplo, Diane Dodd exami- nou os efeitos do isolamento geográfico e seleção nas moscas-das-frutas. Ela tirou as moscas-das-frutas de uma única população e dividiu-as em popula- ções isoladas morando em gaiolas para simular o isolamento geográfico. Metade da população vivia em uma alimentação baseada em maltose e a ou- tra metade vivia em uma alimentação baseada em amido. Depois de muitas gerações, as moscas foram testadas para saber com quais moscas elas preferem se acasalar. Dodd descobriu que algum tipo de isola- mento reprodutivo ocorreu como resultado do isola- mento geográfico e seleção por diferentes fontes de alimentos nos dois ambientes: “moscas da maltose” preferiram outras “moscas da maltose” e “moscas do amido” preferiram outras “moscas do amido”. Embora não possamos ter certeza, essas diferentes preferên- cias provavelmente existiram porque a seleção por utilização de diferentes fontes de alimentos também afetou certos genes envolvidos no comportamento de reprodução. Este é o tipo de resultado que seria de se esperar, se a especiação alopátrica fosse um modo típico de especiação.” Evidências para especiação – Entendendo a evolução – Instituto de Biociências – USP. Disponível em: <http://www.ib.usp. br/evosite/evo101/VC1fEvidenceSpeciation.shtml>. Acesso em: 25 fev. 2019. O experimento de Diane Dodd com moscas-das-frutas sugere que populações isoladas em diferentes ambientes (por exemplo, com diferentes fontes de alimentos) podem levar ao início de um isola- mento reprodutivo. Esses resultados são consistentes com a ideia de que o isolamento geográfico é um importante passo para alguns eventos de especiação. Sugestão de material para consulta Na estante • CORTÉS-ORTIZ, L. et al. Molecular systematics and biogeography of the Neotropical monkey genus, Alouatta. Molecular Phylogenetics and Evolution, v. 26, p. 64-81, 2003. • HOOM, C. et al. Amazonia through time: Andean uplift, climate change, landscape evolution and bio- diversity. Science, v. 330, p. 927-931, 2010. Na internet • Modos de especiação. Instituto de Biociências da Uni- versidade de São Paulo. Disponível em: <www.ib.usp. br/evosite/evo101/VC1aModes Speciation.shtml>. • Biodiversidade da Amazônia explicada. Disponível em: <http://cienciahoje.org.br/coluna/biodiversida de-da-amazonia-explicada/>. Acesso em: 25 fev. 2019. Alimento à base de maltose Alimento à base de amido Muitas gerações passam MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 45 3/18/19 11:18 AM 846 Ensino Fundamental 16. A SELEÇÃO NATURAL EM AÇÃO AULAS 46, 47 e 48 Neste Módulo, estudaremos sobre melanismo industrial, um caso clássico sobre seleção natural observado em mari- posas de Manchester, na Inglaterra. A predação de mariposas por pássaros é o principal fator ambiental que seleciona os indivíduos adaptados a determinadas condições ambientais. Na sequência, complementaremos este estudo fazendo uma simulação do processo de seleção natural atuando sobre uma população de mariposas fictícias confeccionadas pelos alunos. Objetivos • Compreender o caso do melanismo industrial como um exemplo clássico de observação da seleção natural, conhecendo seus questionamentos históricos e compreendendo como os dados obtidos corroboraram a conti- nuidade dessa hipótese como válida. • Correlacionar o processo de predação com o de seleção natural. • Desenvolver a habilidade de confeccionar uma simulação (montagem de mosaicos e mariposas) desenvolvendo uma atividade prática que exemplifique o processo de seleção natural. Roteiro de aula (sugestão) Aula Descrição Anotações 46 Retorno da tarefa 3 do Módulo 15 O caso das mariposas de Manchester Atividade 1 Rumo ao Ensino Médio (item 1) Orientações para a tarefa 1 (Em casa) 47 Retorno da tarefa 1 Atividade experimental (procedimentos 1 e 2, teste dos padrões de camuflagem e preparação para o jogo) 48 Atividade experimental (hora do jogo e registrando os resultados) Atividade 2 Rumo ao Ensino Médio (itens 2 e 3) Orientações para a tarefa 2 (Em casa) Observação: Os testes da seção Rumo ao Ensino Médio podem ser trabalhados em sala ou indicados como tarefa para casa. Noções básicas • O melanismo industrial observado nas mariposas de Manchester, na Inglaterra, é um exemplo clássico de seleção natural. A forma melânica da mariposa Biston betularia era menos predada pelas aves que a forma clara, mais MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 46 3/18/19 11:18 AM 847 M a n u a l d o P r o fe s s o r evidente nos troncos escurecidos pela fuligem no período da Revolução Industrial, iniciado no século XVIII e intensificado no século XIX. • Recentes estudos genéticos e experimentos feitos na natureza com observação de predação corroboram a hipótese do melanismo industrial como sendo um caso de seleção natural. • A predação é uma forma de selecionar, ao longo do tempo, os indivíduos mais adaptados à sobrevivência em um ambiente (seleção natural). • A camuflagem é uma forma de os organismos se esconderem no ambiente, evitando, por exemplo, a predação. • Na simulação da predação de mariposas por pássaros, pode-se verificar que as mariposas mais bem camu- fladas foram encontradas menos vezes, logo estariam menos sujeitas a ser devoradas. Ou seja, elas seriam os organismos selecionados naquele ambiente, e isso demonstra como ocorre a seleção natural. Estratégias e orientações Antes da segunda aula, prepare a turma para uma aula de Atividade experimental de simulação. Esse tipo de atividade tem função explicativa, didática, mas não com- probatória, como as atividades experimentais simples. A simulação baseia-se no trabalho de Stebbins e Gill- fillan (1963) e exige habilidades manuais (recortes com tesoura e colagens). Não se esqueça de providenciar os materiais necessários para a realização da atividade. Vamos propor para essas aulas uma modificação no encaminhamento padrão para as atividades. Isso porque a simulação exige um tempo de preparação (cerca de uma aula) e de realização (uma aula) que não permite margem para correção de tarefa da seção Em casa no início das aulas (terceira aula, em especial) e para a realização dos itens da seção Rumo ao Ensino Médio. No entanto, os alunos terão oportunidade de realizar os itens da seçãoRumo ao Ensino Médio, mas na forma de tarefa na última aula deste Módulo. O caso das mariposas de Manchester (página 98) A primeira aula trata do exemplo clássico de seleção natural proporcionado pelo melanismo industrial identi- ficado nas mariposas de Manchester, desde o século XIX. Como se trata da exposição de um estudo de caso, a es- tratégia de dividir a turma em duplas e pedir que realizem uma leitura e, posteriormente, os exercícios da Atividade 1 (página 100) pode ser um bom encaminhamento. Antes de fazer tal divisão, faça um levantamento dos conhecimen- tos prévios dos alunos a respeito do caso do melanismo industrial, pois é possível que já tenham ouvido falar dele. Anote no quadro de giz as informações que trouxerem e retorne a elas no final da aula para checagem. A tarefa 1 da seção Em Casa (página 105) traz dados dos experimentos de Michael Majerus, analisados por Lawrence M. Cook e colaboradores. Trabalhar com dados concretos de pesquisas científicas é um bom contraponto com a simulação que será feita na aula seguinte. Tais dados ajudam a fundamentar a importância e a pertinência da simulação. Vale ressaltar que, no aprendizado de Ciências, o lado lúdico desse tipo de atividade ajuda bastante no envolvimento dos alunos. O item 1 da seção Rumo ao Ensino Médio (página 106) traz a questão de múltipla es- colha de um vestibular em que uma alternativa pode ser desconhecida para os alunos, por isso incluímos um boxe de glossário para facilitar a execução. A mesma dificuldade de entendimento de duas alternativas com conceitos novos acontece no exercício 2 da Atividade 1 (página 100), e nesse caso optamos por não incluir suas definições junto ao exercício para não desviar demais do tema da aula. No entanto, na resposta oferecida neste Manual, apresentamos exemplos que vão ajudar na conceituação dos fenômenos aos estudantes (irradiação e convergência). Atividade experimental – Jogo das mariposas (página 101) A segunda aula destina-se a preparar o material para simular (por meio de um jogo) a seleção natural de mariposas. Sugere-se que a simulação seja feita em du- plas, mas, se a turma for pequena, pode ser feita indivi- dualmente. Sugerimos que não ultrapasse 10 duplas ou grupos para que não se prolongue muito a etapa de anotar os resultados na tabela. Trabalhando em pares, dá para reduzir o tempo a ser despendido na avaliação dos esforços de camuflagem e na tabulação dos dados em classes maiores. Determine um número de identificação para cada dupla ou grupo. Professor(a): caso não seja possível terminar a montagem dos mosaicos na aula, indique como tarefa para casa. Na terceira aula será realizado o jogo das mariposas. É interessante que ele seja organizado numa sala com as cadeiras afastadas, ou num ambiente em que os alunos possam ficar equidistantes dos mosaicos nos quais eles deverão localizar as mariposas. Ambientes como o pátio da escola ou a quadra podem ser bons recursos para essa atividade, especialmente se as condições do clima estiverem agradáveis. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 47 3/18/19 11:18 AM 848 Ensino Fundamental Durante o jogo proceda da seguinte maneira: 1. Escolha um(a) aluno(a) para auxiliá-lo na atividade. 2. Peça aos alunos que permaneçam em silêncio e com os olhos fechados. 3. Exponha a linha III do primeiro mosaico e solicite aos alunos que abram os olhos. Mostre o mosaico por dois segundos – tempo que eles terão para tentar localizar as mariposas – e, em seguida, esconda-o. 4. Instrua os alunos que identificaram (ou pensaram ter identificado) a mariposa na área A a levantarem a mão, depois repita as instruções para a área B e, depois, para a C. 5. O aluno assistente deverá marcar no quadro de giz quantos colegas identificaram a mariposa nas três áreas. Em seguida, revele em qual das áreas a maripo- sa estava de fato. Oriente os alunos a anotar quantos identificaram a posição correta da mariposa na tabela da página 104 (Registrando os resultados). Uma possibilidade para evitar a troca de informação entre os alunos seria eles próprios anotarem em uma folha à parte a área em que viram a mariposa e, de- pois, compartilharem suas observações. Caso não possua uma aula adicional para correção e discussão do item 2 da seção Em casa (página 105), execute-a na forma de roda de conversa ao final desta aula. A correção pode ser realizada da seguinte forma: prenda no quadro de giz todos os mosaicos em ordem crescente de eficiência de camuflagem das mariposas. Faça perguntas como: • Por que algumas mariposas foram vistas mais facilmente? • Por que algumas mariposas ficaram tão bem es- condidas (camufladas)? • Se fossem mariposas de verdade, todas pertencen- tes à mesma espécie, e todos os troncos em que descansam permanecessem os mesmos, o que poderíamos esperar depois de várias gerações em relação à distribuição dos indivíduos de diferentes colorações na população? Pegue uma mariposa com baixa eficácia de ca- muflagem e discuta quais mudanças no ambiente lhe seriam favoráveis. Depois que todos os alu- nos chegarem a uma conclusão sobre o ambiente mais favorável, pegue a mariposa que apresentou maior sucesso de camuflagem e pergunte o que aconteceria com ela nesse novo ambiente. A ideia é conduzir ao entendimento de que o fato de determinada característica ser vantajosa ou não depende também do ambiente no qual os orga- nismos estão inseridos. Não deixe de mencionar uma das conclusões impor- tantes que deve ser tirada dessa atividade: as espécies têm vantagem na manutenção da variabilidade; esse é um fator essencial para a ocorrência de seleção natural em diferentes cenários. Por fim, oriente os alunos que a tarefa a ser executada em casa para essa aula também inclui a realização dos itens 2 e 3 da seção Rumo ao Ensino Médio (página 106), excepcionalmente por conta da natureza das atividades desempenhadas nas duas últimas aulas deste Módulo. Respostas e comentários Atividade 1 (página 100) 1. A partir de 2012, já se constatava que a variedade clara de mariposas era mais abundante que a variedade escura. Isso porque o ambiente menos poluído pos- sibilita que os troncos das árvores fiquem mais claros, com liquens, facilitando a camuflagem das mariposas mais claras e dificultando a das mais escuras, que, neste caso, serão mais predadas. A diminuição drás- tica das aves predadoras diminuiria como um todo a predação, de modo que as variedades clara e escura deveriam permanecer com a mesma proporção entre si, mas com um número maior de indivíduos, já que a predação havia diminuído. 2. Alternativa C. O exemplo clássico é da seleção natu- ral. Para ser de uma herança genética, deveria ser um experimento em que fossem observadas características herdadas em descendentes após cruzamentos. Para ser especiação, deveria ocorrer formação de novas espécies. Para ser irradiação adaptativa, deveriam se formar várias espécies a partir de um mesmo ancestral. Para ser con- vergência evolutiva, diferentes espécies deveriam evoluir em locais distintos e apresentar adaptações semelhantes por conta de pressões seletivas também semelhantes. Professor(a): alguns dos mecanismos que apare- cem nas alternativas não são tratados explicitamente no Módulo ou mesmo na coleção, como a irradiação adaptativa e a convergência evolutiva. Explique-os com antecedência para os alunos por meio de exem- plos simples, como o da irradiação adaptativa dos mamíferos depois da extinção dos dinossauros e o da convergência evolutiva de golfinhos, tubarões e ictiossauros, grupos bem distintos de vertebrados que apresentam a forma hidrodinâmica do corpo semelhante, selecionada pelo ambiente aquático onde vivem ou de onde vieram (ictiossauro). MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 48 3/18/19 11:18 AM 849 M a n u a l d o P r o fe s s o r Atividade experimental – Registrando os resultados (página 104) O preenchimento da tabela dependerá dos resultados obtidospela turma. A seguir, um exemplo de resultados: Número de identificação 1 2 3 … Linha do tronco (mosaico) III A 8 C 4 3 ... ... II A 6 A 9 7 ... ... I B 9 B 8 6 ... ... Total de vezes em que foram identificadas corretamente 23 21 16 ... Atividade 2 (página 105) Esse total indica que o padrão menos visto é o mais bem camuflado. Em relação aos padrões mais e menos vistos, a resposta é pessoal (da dupla). Em casa (página 105) 1. a) As mariposas claras sobreviveram mais em 2004 e menos em 2003. b) As mariposas escuras foram mais predadas em 2004 e menos em 2006. c) Em 2004, as aves claramente predaram mais a for- ma melânica do que a forma clara das mariposas. Isso pode ser evidenciado pelos dados numéricos (frequência de sobrevivência) e também pela am- plitude da diferença entre esses dados, a maior em todos os anos amostrados. d) Resposta pessoal. Espera-se que o aluno crie uma hipótese que seja plausível e falseável. Uma pos- sibilidade seria: a taxa de sobrevivência da forma melânica foi maior em 2006, contrastando com a tendência em anos anteriores e em 2007. Em casos como esse, normalmente o resultado inesperado tem maiores chances de ser atribuído a algum pro- blema na coleta dos dados do que a algum outro fator que pudesse interferir na predação pelas aves. 2. Resposta pessoal. Espera-se que os alunos digam que os padrões de coloração das mariposas que tendem a ser mais parecidos com os padrões ambientais (no caso, com três cores) sejam mais eficazes no processo de camuflagem, pois os troncos também apresentam as mesmas três cores. Rumo ao Ensino Médio (página 106) 1. Alternativa A. A seleção natural pode ser evidencia- da pela sobrevivência de indivíduos de cor verde clara e escura em detrimento dos vermelhos, que morrem com o passar do tempo. A alternativa b está incorreta, pois não se formaram novas espécies. A alternativa c está incorreta, pois, para ser a teoria sintética da evolução, teriam que estar representados os mecanismos genéticos envolvidos na sobrevivência dos sapos verdes. A alternativa d está incorreta, pois a lei do uso e desuso não poderia ser evidenciada, já que a variabilidade de verdes permanece e teria tendência a ter apenas um tom de verde (o mais “usado”). A alternativa e está incorreta, pois, como a população permanece com variabilidade, não fica evidente qualquer empecilho para a reprodução. 2. Alternativa C. As mariposas têm variações de ca- muflagem, e as que melhor se escondem de seus predadores sobrevivem por mais tempo e deixam mais descendentes, sendo, dessa forma, selecionadas naturalmente. A alternativa a está incorreta, pois o que se está dizendo se refere à teoria de Lamarck: mariposas se camuflam por necessidade e transmitem suas características adquiridas a seus descendentes. A alternativa b está incorreta, pois há confusão entre as ideias de Lamarck (mariposas se camuflarem por necessidade) e as de Darwin (seleção natural). A alternativa d está incorreta, pois há confusão entre as ideias de Lamarck (mariposas transmitirem suas características adquiridas aos seus descendentes) e as de Darwin (que até utilizou a ideia da herança do adquirido, mas não como base de sua teoria de evolução por seleção natural) e também não deixa claro que as mariposas sobreviventes apresentavam as características de camuflagem de maneira despreten- siosa em relação à seleção natural; logo, poder-se-ia admitir também uma interpretação lamarckista. A al- ternativa e está incorreta, pois, apesar de a explicação inicial estar correta (as que tinham a melhor camu- flagem sobreviveram – induzindo a se pensar em seleção natural), o restante da frase remete a ideias lamarckistas, visto que a camuflagem viria de tanto as mariposas pousarem em liquens (uma espécie de “uso e desuso”) e esta seria uma característica adquirida que passaria aos seus descendentes. 3. Alternativa B. Os troncos das árvores em áreas in- dustrializadas se tornam mais escuros e, nesse con- texto, as mariposas mais claras ficam mais evidentes aos predadores nesses troncos do que as mariposas mais escuras, que se camuflam melhor nessa situa- ção, sendo menos predadas. A alternativa a está MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 49 3/18/19 11:18 AM 850 Ensino Fundamental incorreta, pois tanto as mariposas claras quanto as escuras são suscetíveis à poluição. A alternativa c está incorreta, pois nela se propõe que as mariposas escuras se modificaram, ao longo da vida, por causa de uma necessidade e passavam essa característica adquirida aos descendentes, o que é uma visão lamarckista. A alternativa d está incorreta, pois não há essa diferenciação de preferência dos predadores em razão do sabor das mariposas, assim como não há essa diferença de palatabilidade entre as asas das mariposas claras ou escuras. A alternativa e está incorreta, pois não ocorre escurecimento de asas das mariposas escuras como consequência da poluição, tampouco as mariposas claras são mais suscetíveis à poluição que as escuras. Sugestão de material para consulta Na estante • STEBBINS, R. C.; GILLFILLAN, G. Animal Coloration: An Introduction to the Concept of Natural Selection. Berkeley (EUA): University of California, 1963. • WEINER, J. O bico do tentilhão: uma história da evolução no nosso tempo. Rio de Janeiro: Rocco, 1995. Na internet • MUTAÇÃO que criou mariposa negra na revolução industrial é identificada. G1 Globo, 2 jun. 2016. Disponível em: <http://g1.globo.com/natureza/noticia/2016/06/estudo-acha-mutacao-que-gerou-mariposa-negra-na-revolucao- industrial.html>. • RUMJANEK, Franklin. A saga da mariposa. Ciência Hoje, 5 ago. 2016. Disponível em: <http://cienciahoje.org. br/artigo/a-saga-da-mariposa/>. • Simulação on-line – Seleção natural. Disponível em: <https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/natu ral-selection>. Acesso em: 25 fev. 2019. MP_AngloEFII_Biologia_9_2_028a050.indd 50 3/18/19 11:18 AM Biologia José Manoel Martins Marcos Engelstein ANGLO ENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTALENSINO FUNDAMENTAL ano9 º- 2 volume 001a004_ANGLO_EF2_Iniciais_BIO_9ano_VOL2.indd 1 3/18/19 11:08 AM Direção Presidência: Mario Ghio Júnior Direção de Conteúdo e Operações: Wilson Troque Direção executiva: Irina Bullara Martins Lachowski Direção editorial: Luiz Tonolli e Lidiane Vivaldini Olo Gestão de projeto editorial: Rodolfo Marinho Gestão de área: Isabel Rebelo Roque e Tatiana Leite Nunes Edição: Amarilis Lima Maciel, Bianca Berneck, Carolina Taqueda e Rodrygo Martarelli Cerqueira Gerência de produção editorial: Ricardo de Gan Braga Planejamento e controle de produção editorial: Paula Godo (ger.), Adjane Oliveira (coord.), Daniela Carvalho e Mayara Crivari Revisão: Hélia de Jesus Gonsaga (ger.), Kátia Scaff Marques (coord.), Rosângela Muricy (coord.), Aline Cristina Vieira, Cesar G. Sacramento, Daniela Lima, Danielle Modesto, Luciana B. Azevedo, Luís M. Boa Nova, Marília Lima, Maura Loria, Paula T. de Jesus, Ricardo Miyake, Tayra Alfonso, Vanessa P. Santos; Amanda T. Silva e Bárbara de M. Genereze (estagiárias) Arte: Daniela Amaral (ger.), Erika Tiemi Yamauchi (coord.) e Daniel Hisashi Aoki (edit. arte) Diagramação: JS Design Iconografia: Sílvio Kligin (ger.), Roberto Silva (coord.), Roberta Freire Lacerda Santos (pesquisa iconográfica) Licenciamento de conteúdos de terceiros: Thiago Fontana (coord.), Angra Marques (licenciamento de textos), Erika Ramires, Luciana Pedrosa Bierbauer e Claudia Rodrigues (Analistas Adm.) Tratamento de imagem: Cesar Wolf e Fernanda Crevin Ilustrações: Luis Moura, Setup Bureau Cartografia: Eric Fuzii (coord.) Design: Daniela Amaral (proj. gráfico e capa) Foto de capa: Eric Isselee/Shutterstock/Glow Images Ilustração de capa: D’AvilaStudio Todos os direitos reservados por SOMOS Sistemas de Ensino S.A. 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A crise hídrica e a conservação ambiental ................................. 44 13. O caso da fragmentação florestal e dos corredores ecológicos .... 55 14. O caso dos lebistes e a seleção natural ....................................... 73 15. Especiação – o caso dos bugios na América do Sul .................... 84 16. A seleção natural em ação ............................................................ 98 Anexos .................................................................................................. 107 BIOLOGIA 001a004_ANGLO_EF2_Iniciais_BIO_9ano_VOL2.indd 3 3/18/19 11:09 AM 001a004_ANGLO_EF2_Iniciais_BIO_9ano_VOL2.indd 4 3/18/19 11:09 AM Biologia Autores: José Manoel Martins Marcos Engelstein ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 5 3/18/19 11:06 AM ALTERAÇÕES NA CADEIA ALIMENTAR – OS JAVALIS INVASORES E OUTROS CASOS9 Os seres vivos interagem entre si e a manutenção dessas interações garante o equilíbrio ecológico na natureza. Muitas vezes, essas interações envolvem a busca por alimento e podem ser caracterizadas por relações de predação entre espécies. Então, imagine: O que pode acontecer quando uma nova espécie é introduzida em determinado ambiente? Neste Módulo, vamos estudar algumas consequências da introdução de uma nova espécie em um ecossistema, como é o caso do javali no Brasil em áreas de formações abertas e florestadas. Essa introdução pode ser prejudicial tanto para o ambiente quanto para os seres vivos que o habitam. Além disso, conheceremos alternativas para manejo e controle de populações introduzidas e veremos outros casos de espécies invasoras. Q UEM SÃO OS JAVALIS “INVASORES”? O javali é um porco selvagem da espécie Sus scrofa, originário da Europa, da Ásia e do Norte da África. Por ter sua carne muito apreciada pelos seres humanos, foi transportado para diversas regiões do mundo, como animal de criação, para suprir as necessidades de consumo humanas. Os javalis domesticados são mansos e toleram bem o confinamento. Entretanto, alguns javalis podem escapar de seu confinamento ou mesmo ser aban- donados propositalmente no ambiente natural. Esses javalis, fora do confinamento, apresentam comportamento mais agressivo e se adaptam facilmente ao novo ambiente. A ausência de predadores naturais nos locais em que foi introduzido levou o javali a entrar na lista das cem espécies exóticas invasoras mais devastadoras para os ambientes, de acordo com dados publicados pela União Internacional da Conservação da Natureza (IUCN, sigla em inglês). Nesses casos, ele é considerado uma praga e tem provocado graves problemas ambientais, sociais e econômicos. Javali selvagem (Sus scrofa). Os adultos medem entre 1,2 m e 1,8 m de comprimento, podendo atingir até 100 cm de altura, considerando o dorso. Os machos são maiores que as fêmeas e pesam de 130 kg a 250 kg, enquanto as fêmeas têm entre 80 kg e 130 kg. P H O T O C E C H C Z /S H U T T E R S T O C K 86 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 6 3/18/19 11:07 AM Os primeiros registros da introdução do javali na América do Sul datam de 1904 e 1906, ocasiões em que alguns indivíduos foram trazidos da Europa para a província de La Pampa, na região central argentina. Considera-se a hipótese de que alguns javalis tenham cruzado a fronteira entre Brasil e Argentina, chegando ao sudoeste do Rio Gran- de do Sul, possivelmente motivados pela diminuição da oferta de alimento. Além disso, na década de 1990, criadouros das regiões Sul e Sudeste do Brasil importaram javalis originários do hemisfério norte. Atualmente, no Brasil, há registros de criadouros clandestinos de javalis, além de grupos desses animais vivendo em ambiente natural (denominados javalis asselvajados). Essa situação já foi registrada em quatorze estados: Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, Mato Grosso do Sul, Mato Grosso, Goiás, Roraima, Tocantins, Maranhão, Bahia, Minas Gerais, São Paulo, Espírito Santo e Rio de Janeiro; e no Distrito Federal. Nos ambientes brasileiros em que o javali foi introduzido, há duas espécies nativas de porcos-do-mato, conhecidas como catetos (ou caititus) e queixadas. Ambas as espécies nativas se alimentam de vegetais, principalmente de raízes e folhas, ovos e, eventual- mente, predam pequenos animais, como répteis e filhotes de aves. Esses hábitos são muito semelhantes aos dos javalis. Assim, podemos dizer que tanto os animais nativos (catetos e queixadas) quanto o exótico (javali) ocupam nichos ecológicos semelhantes e nichos ecológicos Todas as espécies têm uma área de ocorrência geográfica natural e, em geral, apresentam características que lhes permitem sobreviver às condições do ambiente em que ocorrem. Além disso, estão inseridas em um contexto de equilíbrio ecológico, interagindo com o meio e com as outras espécies que vivem no local. Ao se deslocar, o ser humano pode retirar espécies de seres vivos de seus locais de origem e transportá-las consigo para outras áreas. Ao longo da história, muitas espécies foram deslocadas, seja acidentalmente, como alguns vírus ou insetos, seja intencionalmente, como diversas plantas e animais. Essas espécies levadas para novos locais são chamadas de espécies exóticas, e po- dem passar a viver nesses novos ambientes sem causar impactos. Na maioria das vezes, porém, essas espécies alteram o ambiente, competindo com espécies nativas por re- cursos, como água, alimentos ou espaço. Neste caso, elas são chamadas de espécies exóticas invasoras. Quando não encontram predadores no ambiente onde foram in- troduzidas, as espécies exóticas invasoras tendem a prevalecer na competição com as espécies nativas e a se multiplicar rapidamente, aumentando sua população. O Aedes aegypti (mosquito transmissor da dengue, da febre amarela urbana, da chikungunya e da zika) é um inseto originário da África, trazido para o Brasil acidentalmente com mercadorias e animais. Ele é considerado uma espécie exótica invasora. Esse mosquito mede cerca de 5 mm de comprimento. G E T T Y I M A G E S /I S T O C K P H O T O De olho... na espécie exótica invasora 87 B io lo g ia Nicho ecológico: co rresponde ao conjunto de todas as atividades que uma espécie realiza no seu habitat, tais como: o local onde vive, a maneira como se alimenta, os locais e a época de reprodução, como responde a competidores, predadores e parasitas, etc. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 7 3/18/19 11:07 AM competem pelos mesmos recursos. Além disso, os javalis introduzidos também impac- tam as populações de outros animais e vegetais dos quais se alimentam, pois elas são predadas por mais uma espécie, além dos seus predadores naturais. 1 Com base nas informações deste Módulo, responda às questões abaixo. a) O que são espécies nativas e espécies exóticas? b) O que é uma espécie exótica invasora? c) Como o javalipode ser classificado no Brasil, dentro do contexto apresentado no texto? Justifique. 2 Usando os conceitos que você já estudou sobre relações ecológicas, explique por que a presença dos javalis asselvajados em ambientes brasileiros pode impactar as populações de catetos e queixadas. ATIVIDADE 1 L O N E L Y P L A N E T I M A G E /G E T T Y I M A G E S A B L U C IA N O Q U E IR O Z /P U L S A R I M A G E N S 8 8 Ensino Fundamental Exemplares adultos de cateto (A) e queixada (B), ambos animais nativos do Brasil. Os catetos (Pecari tajacu, medem até 100 cm de comprimento e 45 cm de altura; o peso varia de 14 kg a 30 kg) apresentam uma faixa clara, diagonal, que vai do dorso ao pescoço. A queixada (Tayassu pecari, mede 150 cm de comprimento e 50 cm de altura; o peso varia de 25 kg a 40 kg) apresenta coloração preta e uma mancha clara ao longo da mandíbula. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 8 3/18/19 11:07 AM CADEIAS E TEIAS ALIMENTARES Uma maneira de estudar um ambiente é conhecer as relações alimentares entre os seres vivos que o compõem. Essas relações envolvem seres autótrofos e heterótrofos e formam cadeias alimentares, sequências de interações alimentares entre organismos. Em uma cadeia alimentar, os seres autótrofos são os produtores, enquanto os seres heterótrofos são os consumidores ou os decompositores. Os seres autótrofos (pro- dutores) têm a capacidade de produzir compostos energéticos (alimento) a partir de substâncias simples, como ocorre na fotossíntese; e os heterótrofos (consumidores ou decompositores) obtêm energia a partir dos produtores (direta ou indiretamente), por meio da alimentação. Os consumidores são classificados como primários (quando se alimentam diretamente de produtores), secundários (quando se alimentam de consumidores primários), terciários (quando se alimentam de consumidores secundários) e assim por diante. Os decompo- sitores também fazem parte das cadeias e teias alimentares, obtendo seu alimento de organismos mortos. As cadeias alimentares podem ser representadas por diagramas nos quais as setas indicam sempre o caminho do consumo do alimento. Veja um exemplo abaixo com produtores e consumidores. Dizemos, então, que cada componente de uma cadeia alimentar ocupa um determi- nado nível trófico. Assim, no exemplo acima, temos: • capim: produtor (ocupa o 1o nível trófico); • rato: consumidor primário (ocupa o 2o nível trófico); • serpente: consumidor secundário (ocupa o 3o nível trófico). Quando analisamos um conjunto maior de seres vivos, podemos estabelecer uma teia alimentar, em que os componentes podem ocupar algumas cadeias alimentares, em diferentes níveis tróficos, e o mesmo nível trófico pode ser ocupado por mais de um ser vivo, dependendo da cadeia considerada. Representação esquemática de uma cadeia alimentar. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) Representação esquemática de uma teia alimentar. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) Capim Capim Produtor Produtor Rato Rato Gafanhoto Consumidor primário Consumidor primário Consumidor primário Serpente Sapo Serpente Consumidor secundário Consumidor secundário Consumidor secundário e terciário Serve de alimento para Serve de alimento para 89 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 9 3/18/19 11:07 AM 1 Considere as seguintes informações sobre animais e plantas do Cerrado brasileiro: • No solo do Cerrado, encontramos uma enorme quantidade de herbívoros, como as lagartas de borboletas, que fazem de gramíneas, como o capim, sua fonte de alimento. • As lagartas de borboleta têm como predadores naturais pequenos lagartos e aves, como a seriema. • A seriema, por sua vez, é uma ave que tem uma dieta muito ampla, alimentando-se de pequenos insetos, como lagar- tas, além de lagartos e até serpentes. • Além da seriema, os lagartos também têm como predadores naturais as serpentes que vivem no Cerrado. a) Com base nas afirmações anteriores, construa a teia alimentar composta dos seres vivos descritos. b) Indique o nível trófico de cada componente dessa teia alimentar. 2 Analise a teia alimentar representada abaixo. Capim Insetos Lagartos Lobo-guará Catetos Seriemas Javalis Quais seriam as possíveis consequências para as populações de lobos-guarás e de seriemas caso o número de javalis aumentasse muito em determinada localidade? ATIVIDADE 2 8 10 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 10 3/18/19 11:07 AM CONSEQU ÊNCIAS PARA O AMBIENTE A introdução de espécies no ambiente requer conhecimento sobre as relações que podem ser estabelecidas entre os animais exóticos com os seres vivos nativos presentes na área. No caso dos javalis, há poucas informações sobre sua alimentação e a posição que ocupam nas cadeias alimentares dos ambientes onde foram introduzidos. No entanto, podemos constatar que a invasão de javalis nos ambientes pouco mo- dificados causa ainda outros tipos de impacto ambiental. Devido ao hábito de cavar e remexer o solo, os javalis destroem plantas que estão crescendo e expõem sementes, que são então facilmente encontradas por outros animais, impedindo assim que as plantas se desenvolvam e que as sementes germinem. Dessa forma, esses animais contribuem para a diminuição e a possibilidade de extinção de diversas espécies da flora nativa. Além disso, quando cavam o solo, podem também causar a aceleração do processo de erosão e o aumento do assoreamento de lagos e rios. Os javalis asselvajados podem ainda facilitar a transmissão de doenças como a febre aftosa e a pneumonia suínas para porcos domésticos, além da teníase. Outros impactos sociais e econômicos também podem ser ocasionados pelo ataque a seres humanos e a animais domésticos, pelo cruzamento com porcos domésticos ou asselvajados e pela destruição de plantações em áreas agrícolas. O CONTROLE DOS JAVALIS O Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (Ibama), órgão governamental responsável pelo controle e manejo de espécies exóticas inva- soras, como o javali, vem adotando uma série de medidas para tentar conter o avanço dessa espécie e reduzir sua população. Entre as medidas adotadas pelo Ibama estão: • autorização do abate e da caça controlados, sem que os animais abatidos sejam destinados à alimentação, pois podem portar doenças que são transmissíveis ao ser humano e a animais domésticos; • aumento da fiscalização de criadouros clandestinos; • orientação no manejo e transporte de javalis de criadouros legalizados. Além dessas medidas, o Ibama vem estudando o impacto que os javalis podem exercer sobre a fauna e a flora nativas, principalmente nas unidades de conservação onde já foi detectada a presença desses animais. Javali asselvajado em plantação de milho. Esses animais podem causar diversos danos aos cultivos agrícolas. M IN D E N P IC T U R E S R M /G E T T Y I M A G E S 811 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 11 3/18/19 11:07 AM Você sabia? O que são Unidades de Conservação? O Brasil é considerado um país megadiverso, pela grande quantidade de espécies de seres vivos que nele vivem. Buscando preservar essa biodiversidade, foram criadas as Unidades de Conservação (UC), grandes áreas protegidas em que a exploração dos recursos é controlada por lei. Há diferentes tipos de Unidades de Conservação e, dependendo do tipo, a exploração de recursos pode ser totalmente proibida ou permitida apenas de forma sustentável. A criação e a gestão das unidades de conservação estão pre- vistas pelo Sistema Nacional de Unidades de Conservação (SNUC), um plano governamental que dá dire- trizes para essas ações. Unidades de Conservação do Brasil Equador 55º O 0º OCEANO ATLÂNTICO Trópico de Capricórnio Limite entre países Unidades da Federação Estação ecológica Monumento natural Parque Refúgio de vida silvestre Reservabiológica Unidades de Conservação (UCs) UC proteção integral UC uso sustentável Floresta Reserva extrativista Reserva particular do patrimônio natural Reserva de desenvolvimento sustentável Área de proteção ambiental Área de relevante interesse ecológico Outros 370 km0 N S LO Mapa mostrando a localização das Unidades de Conservação brasileiras (2018). F o n te : S is te m a N a c io n a l d e I n fo rm a ç õ e s F lo re s ta is – S n if , in te g ra d o a o S is te m a N a c io n a l d e I n fo rm a ç õ e s s o b re o M e io A m b ie n te – S in im a . S is te m a N a c io n a l d e U n id a d e s d e C o n s e rv a ç ã o – M a p a s . D is p o n ív e l e m : < h tt p :/ /s n if .f lo re s ta l. g o v. b r/ p t- b r/ d a d o s -c o m p le m e n ta re s /2 1 2 -s is te m a -n a c io n a l- d e -u n id a d e s -d e -c o n s e rv a c a o -m a p a s > . A c e s s o e m : 2 5 f e v. 2 0 1 9 . A realização de novos estudos ecológicos é importante porque pode fornecer evidên- cias que auxiliem no controle da população desses animais. Informações mais completas sobre o caso dos javalis “invasores” permitiriam a elaboração de medidas eficazes para a diminuição do impacto da presença desses animais e o estabelecimento de diferentes estratégias para seu manejo e/ou sua captura. 812 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 12 3/18/19 11:07 AM 1 No texto são apontadas medidas adotadas pelo Ibama para tentar conter ou diminuir o impacto causado pela introdução do javali no território brasileiro. Reúna-se com os colegas e, juntos, discutam sobre o que pode ser feito para reduzir o risco de novos casos de introdução do javali em áreas onde esses animais ainda não foram encontrados. Registre as ideias do grupo nas linhas abaixo e em seu caderno, caso necessário. 2 A teníase é uma parasitose causada por platelmintos. A transmissão da teníase para seres humanos se dá por larvas da tênia (Taenia solium no caso de porcos ou Taenia saginata no caso de bois), chamadas de cisticercos. Os cisticercos desenvolvem- -se em vermes adultos que se fixam no intestino humano e passam a produzir e liberar ovos. Os ovos são eliminados do corpo humano com as fezes e podem ser ingeridos por porcos e bois. As larvas se instalam, então, nos músculos dos animais. a) Como deve ocorrer a transmissão da teníase para seres humanos? b) Como a teníase pode ser evitada? ATIVIDADE 3 OUTRO CASO DE ESPÉCIE INTRODUZIDA: A JOANINHA-ASIÁTICA As joaninhas são insetos predadores que se alimentam de outros insetos, principalmente de pulgões, que, por sua vez, são parasitas de plantas, sugando sua seiva. Na agricultura, os pulgões são considera- dos uma praga, pois seu ataque às plantas pode causar sérios danos e prejudicar a colheita. Dessa forma, as joaninhas atuam como um controle biológico dos pulgões, pois são predadores naturais desses insetos-praga. Esse controle não agride o ambiente, uma vez que se evita o uso de inse- ticidas, que poderiam causar danos à saúde humana e ao ambiente, para matar os pulgões. Portanto, usar as joaninhas como controle biológico em uma plantação é um ótimo negócio, certo? P A T R IC K L O R N E /G A M M A -R A P H O /G E T T Y I M A G E S 813 B io lo g ia Joaninha-asiática (Harmonia axyridis) predando um pulgão de cerca de 1 mm de comprimento. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 13 3/18/19 11:07 AM Depende. A princípio, a ideia é ótima, desde que se use uma joaninha nativa, pois, no caso de se usar uma joaninha exótica, vários problemas podem ocorrer. Foi o que aconteceu com a joaninha-asiática (Harmonia axyridis), introduzida na América do Sul, em Mendoza, na Argentina, com a ideia de controlar biologicamente pulgões e outros insetos afídeos em plantações de pêssegos. Essa espécie de joaninha ocorre naturalmente em re- giões do continente asiático, em países como Rússia, Coreia e Japão e parte da China. Além da América do Sul, essa joaninha já foi encontrada na América do Norte, na Europa e na África. No Brasil, a joaninha-asiática entrou pelo Paraná, em 2002. Dessa data até 2018, ela já foi encontrada no estado de São Paulo e avistada em Brasília. O grupo de pesquisa da bióloga brasileira Lúcia Massutti de Almeida, da Universidade Federal do Paraná (UFPR), vem desenvolvendo estudos de acompanhamento da joaninha-asiática ao longo desses anos e chegou a algumas conclusões importantes sobre essa espécie: • prolifera rapidamente e desaloja espécies nativas de joaninhas por onde passa, como a joaninha-vermelha (Cycloneda sanguinea); • num prazo de cinco anos já correspondia a mais de 90% da população de joaninhas, considerando as oitos espécies que foram estudadas; • foi encontrada em 38 espécies de plantas nas regiões de coleta, um número bem alto; • alimenta-se, nessas plantas, de 20 espécies de insetos, como os pulgões, seu principal alimento, que encontra com muita facilidade (apresenta uma percepção aguçada); • predadora mais voraz e agressiva que as espécies de joaninhas nativas; na escassez de alimentos, as larvas comem ovos da própria espécie (canibalismo); • também se alimenta de frutas, pólen e alimentos que outras joaninhas não consomem. A B A joaninha-vermelha Cycloneda sanguinea (A), de cerca de 4 mm a 8 mm de comprimento, é uma das mais comuns no Brasil e está perdendo espaço para a joaninha-asiática Harmonia axyridis (B), de cerca de 5 mm a 9 mm de comprimento. Todas essas características conferem à joaninha-asiática muito sucesso na invasão do ambiente. Apesar disso, seu efeito sobre ele não é tão danoso como o dos javalis inva- sores, ou de outras espécies exóticas invasoras, como o caramujo-gigante-africano. No entanto, em alguns lugares do planeta, há registros de impactos importantes causados pelas joaninhas-asiáticas: • na França, durante o inverno, elas invadem as casas em bandos e procuram ali- mentos açucarados; • no Canadá e nos Estados Unidos, espalham-se em plantações de uvas usadas na produção de vinho e, acidentalmente, são processadas com as uvas, conferindo ao vinho um sabor que lembra o pimentão e o aspargo. Esse efeito no sabor do vinho é conhecido como “mancha da joaninha”, numa tradução livre, e faz com que ele tenha de ser descartado. G E R B O S M A P H O T O S /S H U T T E R S T O C K 8 14 Ensino Fundamental F A B IO C O L O M B IN I/ A C E R V O D O F O T î G R A F O ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 14 3/18/19 11:07 AM 1 Qual é o principal impacto que a joaninha-asiática invasora causa nos ambientes brasileiros onde se instala? 2 Por que o estudo das joaninhas-asiáticas invasoras no Brasil é tão importante se seus impactos não são tão intensos quanto os de outras espécies exóticas invasoras em nosso país, como os javalis? ATIVIDADE 4 815 B io lo g ia EM CASA 1 Leia o texto a seguir sobre espécies exóticas. Espécies ex óticas são animais ou vegetais que se instalam em locais onde não existem espécies nativas com o mesmo nicho ecológico. Essas espécies exóticas podem se tornar invasoras se possuírem determinadas características, como ausência de predadores, ciclo reprodutivo lento, alta especifici- dade de recursos alimentares. Mesmo assim, dificilmente se tornam pragas, pois crescem devagar e, como não compartilham o mesmo nicho ecológico das espécies nativas, não alteram o equilíbrio ecológico do local. Analise se todas as informações desse trecho estão corretas. Caso haja alguma(s) informação(ões) equivocada(s), reescreva o texto corrigindo tais erros. 2 Analise a teia alimentar abaixo. Grilo Vegetal Rato Raposa Lagarto Gavião ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 15 3/18/19 11:07 AM 8 16 Ensino Fundamental Agora responda: a) Quantas e quais cadeias podem ser encontradas nessa teia alimentar? b) Qual organismo ocupasomente o nível trófico de consumidor secundário e terciário simultaneamente na teia alimentar? c) Qual(is) organismo(s) ocupa(m) apenas um nível trófico nessa teia alimentar? 3 O hábito de chafurdar o solo que os porcos, como os javalis, realizam com o focinho remexendo o solo em busca de raízes, tubérculos, minhocas, fungos, vermes, etc. acaba por criar buracos e causar um importante impacto ao ambiente. Seria possível encontrar nessa atividade dos javalis invasores algum aspecto positivo para o ecossis- tema? Justifique. 4 Leia o trecho a seguir, sobre o caso de espécies exóti- cas invasoras no Nordeste brasileiro. [...] Alguns dos casos mais graves de inva- são biológica no Nordeste do Brasil são conse- quências de introduções voluntárias. Um caso emblemático é o do tucunaré (Cichla ocellaris) e da tilápia (Oreochromis niloticus) em rios, lagos e açudes, o que certamente resultou em diver- sas extinções locais de espécies, com perda de biodiversidade em escala regional [...]. Essas in- troduções foram intensificadas por programas de governo que, por meio do Departamento de Obras Contra a Seca (Dnocs), do Ministério da Integração Nacional, levaram à introdução de 42 espécies de peixes e crustáceos em aproxi- madamente 100 reservatórios de água doce no Nordeste [...] LEà O, T. C. C.; ALMEIDA, W. R.; DECHOUM, M.; ZILLER, S. R. Espécies Exóticas Invasoras no Nordeste do Brasil: Contextualização, Manejo e Políticas Públicas. Recife: Cepan, 2011. Disponível em: <http://www.lerf.eco.br/ img/publicacoes/2011_12%20Especies%20Exoticas%20 Invasoras%20no%20Nordeste%20do%20Brasil.pdf>. Acesso em: 25 fev. 2019. Compare o caso dos javalis invasores e o das joaninhas-asiáticas com o das tilápias e dos tucunarés no Nor- deste brasileiro, preenchendo em seu caderno a tabela a seguir. Algumas das células já estão preenchidas para sua orientação. Javalis Joaninhas-asiáticas Tucunarés e tilápias Forma de introdução Voluntária e acidental ********** ********** Principais consequências da introdução/invasão para a comunidade afetada ********** Desalojamento de espécies nativas; perda de biodiversidade ********** Efeitos positivos da introdução ********** ********** ********** M IN D E N P IC T U R E S R M /G E T T Y I M A G E S F A B IO C O L O M B IN I/ A C E R V O D O F O T î G R A F O (A) Tucunaré (Cichla ocellaris), espécie nativa, mede cerca de 80 cm de comprimento; (B) Tilápia (Oreochromis niloticus), espécie exótica, proveniente da África, mede cerca de 20 cm de comprimento. A B ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 16 3/18/19 11:07 AM RUMO AO ENSINO MÉDIO 1 (Ulbra-RS) De acordo com a Convenção sobre Diversidade Biológica – CDB, “Espécie Exótica” é definida como toda espécie que se encontra fora de sua área de distribuição natural e “Espécie Exótica Invasora”, por sua vez, é definida como sendo aquela que ameaça ecossis- temas, habitats ou espécies nativas. A destruição das barreiras biogeográficas por meio da ação antró- pica provocou uma forte aceleração no processo de invasões biológicas. Além disso, com a crescente globalização e o aumento do comércio internacional, espécies exóticas são introduzidas, intencional ou não intencionalmente, para locais onde não encontram predadores naturais. As espécies exóticas têm invadido e afetado a biota nativa de, praticamente, todos os ecossistemas da Terra. (Texto adaptado disponível em http://www.mma.gov.br/biodiversidade/biosseguranca/especies-exoticas-invasoras. Acessado em 10/09/2017) Após a leitura do texto, analise as assertivas abaixo. I. A introdução de espécies exóticas, em um ecossistema, propicia o deslocamento das espécies nativas evitando a extinção. II. A introdução de espécies exóticas pode provocar alterações nas teias alimentares dos ecossistemas. III. A introdução de espécies exóticas pode provocar a competição com as espécies nativas por recursos naturais. IV. A introdução de espécies exóticas pode levar ao estabelecimento de novos nichos ecológicos das espécies nativas. V. A introdução de espécies exóticas não altera as características bióticas dos ecossistemas. Estão corretas: a) apenas I, II e V. b) apenas II e III. c) apenas III e IV. d) apenas II, III e V. e) apenas I, II, III e V. 2 (Fadip-MG) Dentro de um ecossistema, os seres vivos se organizam de acordo com as relações de alimentação existentes entre eles, e que são representadas por diagramas conhecidos por teias alimentares. Sobre os conceitos principais de teias alimentares, é correto afirmar que: a) os primeiros elos das cadeias de uma teia alimentar são sempre um organismo heterotrófico. b) os consumidores primários que se alimentam dos produtores constituem o primeiro nível trófico. c) os produtores são organismos que sintetizam matéria inorgânica que alimentará os demais níveis tróficos. d) ao morrer, produtores e consumidores dos vários níveis tróficos servem de alimento a diversos animais de- compositores. 3 Assinale a alternativa que apresenta uma forma INCORRETA para se controlar e manejar os javalis invasores: a) Não deixar proliferar criadouros clandestinos, ampliando a fiscalização principalmente nos estados fronteiriços com estados ainda não invadidos. b) Autorizar o abate dos javalis de forma controlada por meio de fiscalização do Ibama em áreas particulares e em UCs. c) Introduzir uma espécie parasita de suínos, como vírus letais, que possam causar o extermínio total dos javalis invasores. d) Em criadouros legalizados, estimular que o manejo desses animais seja feito com o cuidado necessário para não escaparem para a natureza. e) Realizar um controle mais intenso do transporte dos javalis dos locais de criação para os de abate legalizados. 817 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 17 3/18/19 11:07 AM 4 (FMJ-SP) Na teia alimentar ilustrada, o número de indivíduos em cada população se manteve estável ao longo do tempo. O gráfi co mostra o comportamento numérico de três populações dessa comunidade após a introdução, no tempo t 0 , de uma espécie exótica que se alimentou preferencialmente de uma das espécies da comunidade, o que pro- vocou sua extinção. É correto afi rmar que a espécie extinta e as populações 1, 2 e 3 são, respectivamente, a) rato, gramínea, gavião e raposa. b) bem-te-vi, amoreira, joaninha e cobra. c) cobra, bem-te-vi, sapo e gafanhoto. d) joaninha, pulgão, sapo e libélula. e) raposa, coelho, gramínea e gafanhoto. R E P R O D U Ç Ã O /F M J- S P , 2 0 1 7 R E P R O D U Ç Ã O /F M J- S P , 2 0 1 7 8 18 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C09_005a018.indd 18 3/18/19 11:07 AM INTERAÇÕES ECOLÓGICAS – O CASO DAS ACÁCIAS E DAS FORMIGAS10 Os seres vivos interagem de diversas formas no ambiente (com outros seres vivos e com os fatores abióticos). Ainda que determinada interação pareça, a princípio, prejudi- cial a uma espécie, ela faz parte de um delicado equilíbrio, que deve ser mantido para que todo o conjunto de espécies seja preservado. Por exemplo, um gavião, ao predar um rato-do-mato, causa prejuízos para a população desses ratos, pois está diminuindo a quantidade de indivíduos da população. Porém, essa interação ajuda a controlar a população dos ratos, que, se não tivesse alguns indivíduos predados pelo gavião, po- deria se tornar superpopulosa, levando a desequilíbrios, como a falta de alimento para os próprios ratos. Neste Módulo, vamos estudar a importância das interações ecológicas para os seres vivos, as características do bioma Savana, suas particularidades regionais e a importância da preservação de espécies para a manutenção do equilíbrio ecológico. Formigas Crematogaster mimosae sobre acácia (Acacia sp.), um exemplo de interação ecológica. As duas espécies estão em interação. Essa formiga mede cerca de 5 mm de comprimento. E R IC D E N E M A R K /A C E R V O D O F O T î G R A F O819 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 19 3/18/19 11:06 AM TIPOS DE INTERAÇÃO ECOLÓGICA Antes de estudar o caso das acácias e das formigas, vamos relembrar as interações ecológicas que já foram estudadas em anos anteriores. Elas estão relacionadas ao estudo deste Módulo. É possível classificar as interações ecológicas em dois tipos básicos: intraespecíficas, quando envolvem seres vivos da mesma espécie, e interespecíficas, quando a interação ocorre entre espécies diferentes. Além dos seres vivos envolvidos, as interações podem ser denominadas neutras, quando os indivíduos não são beneficiados nem prejudicados; harmônicas (ou positivas), no caso de nenhum dos organismos ser prejudicado; ou desarmônicas (ou negativas), quando pelo menos um dos organismos sofre prejuízo. A seguir, apresentamos uma breve classificação das interações mais conhecidas entre os seres vivos. Intraespecífi cas • Colônia: organismos colaboram uns com os outros, vivendo ligados entre si. Como exemplo temos os corais, formados por milhares de indivíduos (pólipos) que estão fisicamente ligados. V L A D A N M IL IS A V L JE V IC /G E T T Y I M A G E S • Sociedade: indivíduos colaboram entre si, mas apresentam relativa independência e mobilidade. Formigas e abelhas são exemplos de animais que vivem em socie- dade, formando formigueiros e colmeias, respectivamente, em que os indivíduos desempenham diferentes funções. Recife de coral, um exemplo de colônia. Algumas colônias desses organismos podem atingir quilômetros de extensão. Colmeia de abelhas da espécie Apis mellifera. Esses animais vivem em sociedade e medem cerca de 1 cm de comprimento. F A B IO C O L O M B IN I/ A C E R V O D O F O T Ó G R A F O 820 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 20 3/18/19 11:06 AM K E N L U C A S , V IS U A L S U N L IM IT E D /S P L /F O T O A R E N A Interespecífi cas • Mutualismo: há vantagens para os organismos das duas espécies envolvidos na relação, da qual dependem para sobreviver. Um exemplo de mutualismo obrigató- rio ocorre com animais ruminantes, como os bois, e a comunidade de bactérias e protozoários que vive apenas no interior dos tubos digestórios desses animais. Os ruminantes não são capazes de digerir celulose, mas determinadas espécies desses microrganismos sim. • Cooperação ou protocooperação: há vantagens para as duas espécies, embora elas possam sobreviver separadas, sem estar em interação. Um exemplo de cooperação ocorre entre a ave gavião-carrapateiro e o boi, conforme podemos observar na página seguinte. Essa ave costuma se alimentar de carrapatos que estão no couro do boi, o que é vantajoso para ambos os animais. Mas a relação não é obrigatória, pois o gavião-carrapateiro consegue obter outros alimentos e os bois têm compor- tamentos alternativos para se livrar do parasita, como rolar na lama ou na areia. (A) Cupins (Zootermopsis angusticollis); medem cerca de 4 mm de comprimento. (B) Protozoário (Trichonympha sp.; aumento de cerca de 500 vezes). Esses seres apresentam uma relação de mutualismo em que os protozoários vivem no interior do intestino do cupim e digerem a celulose. celulose, Celulose: substância que compõe a parede celular das células vegetais. A parede celular confere a essas células rigidez e proteção e localiza-se externamente à membrana plasmática. Células de origem animal não apresentam parede celular nem celulose. G E R S O N G E R L O F F /P U L S A R I M A G E N S A B • Competição intraespecífica: indivíduos da mesma espécie compartilham o mesmo nicho ecológico e por isso competem por recursos do ambiente, como nutrientes, parceiros para reprodução, espaço, etc. A competição é positiva do ponto de vis- ta evolutivo, pois funciona como uma pressão seletiva e os indivíduos mais bem adaptados têm mais chance de sobreviver e de gerar descendentes. Como exemplo, podemos citar árvores que necessitam de muita luminosidade para se desenvolver e que têm uma área sombreada em torno de si, fator que impede o desenvolvimento de suas próprias sementes ou de plantas jovens em locais próximos. Ipê-roxo (Handroanthus impetiginosus), uma árvore que precisa de muita luminosidade e é encontrada geralmente em áreas abertas. Pode atingir cerca de 30 m de altura. ERIC V. GRAVE/SCIENCE S OUR CE/ FO TO AR EN A 821 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 21 3/18/19 11:06 AM • Comensalismo: uma espécie consegue alimentos graças à outra, mas sem prejudicá- -la. Quando, por exemplo, um boi caminha pelo pasto e espanta insetos que estavam pousados no capim, esses insetos, ao saírem voando, são facilmente capturados por aves, como as garças-vaqueiras. Não existe vantagem ou desvantagem para o boi, mas a ave é beneficiada. Gavião-carrapateiro (Milvago chimachima) e boi (Bos taurus). Essas espécies podem apresentar uma relação de cooperação. O gavião mede cerca de 45 cm de comprimento e o boi cerca de 2 m de comprimento. G E R S O N S O B R E IR A /T E R R A S T O C K G E R S O N S O B R E IR A /T E R R A S T O C K Existem alguns casos especiais de comensalismo em que um organismo vive sobre ou dentro de outro sem lhe causar prejuízos. O inquilinismo ocorre quando um indivíduo usa outro como moradia sem prejudicá-lo. Quando o inquilinismo se refere a uma planta que vive sobre outra, ele é chamado de epifitismo. Esse é o caso das bromélias e das orquídeas que vivem apoiadas nos troncos das árvores. Bromélias e orquídeas não retiram nutrientes da planta hospedeira, só têm acesso a maior incidência de luz. Para a planta hospedeira, a presença da bromélia ou da orquídea é indiferente. V A U G H A N F L E M IN G /S P L /F O T O A R E N A 8 22 Ensino Fundamental Orquídea (Oncidium nubigenum) epífita sobre o tronco de uma árvore. O ramo da flor mede cerca de 60 cm de comprimento. Boi (Bos taurus) e garças- -vaqueiras (Bubulcus ibis) em uma relação de comensalismo. Essas garças medem cerca de 50 cm de comprimento. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 22 3/18/19 11:06 AM • Predatismo: um organismo de uma espécie animal mata organismos de outra es- pécie para se alimentar. Exemplo: onça-pintada que caça uma capivara. Você sabia? Qual doença a lombriga causa? A lombriga (Ascaris lumbricoides) é um nematelminto que pode parasitar animais vertebrados, incluindo seres humanos, causando a ascaridíase. Essa doença é contraída pela ingestão de alimentos ou água contaminados com ovos da lombriga e pode ser prevenida pela higienização adequada de alimentos e por boas condições de higiene e saneamento básico. S E O U L S T . M A R Y ’S H O S P IT A L , T H E C A T H O L IC U N IV E R S IT Y O F K O R E A Fotografia tirada durante endoscopia (técnica que produz imagens do interior de órgãos), mostrando uma lombriga (cujos adultos podem ter de 30 cm a 40 cm de comprimento) dentro de um intestino humano. Jacaré-do-pantanal (Caiman yacare) predando piranha (Serrasalmus sp). Esses animais medem cerca de 2,5 m e 40 cm de comprimento, respectivamente. P E T R S IM O N /S H U T T E R S T O C K Carrapato parasitando um cachorro. O carrapato mede cerca de 1 cm de comprimento. S C IE N C E P H O T O L IB R A R Y - S P L /F O T O A R E N A • Parasitismo: um organismo de uma espécie (parasita) se alimenta ou se reproduz às custas de um organismo de outra espécie (hospedeira). A lombriga é um exemplo de parasita dos seres humanos. 823 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 23 3/18/19 11:06 AM • Competição interespecífica: ocorre quando o nicho ecoló- gico de organismos de duas espécies se sobrepõe e estes acabam competindo pelos recursos ambientais. No Brasil, a onça-parda ou suçuarana e a onça-pintada competem por presas comoveados e porcos-do-mato. Também é comum relações de competição entre aves de rapina como gaviões e águias. Bioma: região que apresenta clima bem definido, com fauna e flora características, além de outras condições ambientais próprias, como altitude, tipo de solo, áreas de alagamento. Em um bioma em equilíbrio ecológico, a quantidade e a diversidade de seres vivos tendem a permanecer relativamente constantes. A maior paisagem de Savana da América do Sul ocorre no Brasil: trata-se do Cerrado, o segundo maior bioma do país. Como estudamos em anos anteriores, além das características típicas de Savana, no Cerrado há padrões particulares de vegetação: o Campo limpo (sem árvores, com predominância de gramíneas), o Campo sujo (com maior cobertura vegetal) e o Cerradão (com presença de árvores altas em maior número). É comum ocorrerem queimadas naturais no Cerrado brasileiro. De olho... na nossa Savana, o bioma do Cerrado R O G É R IO R E IS /P U L S A R I M A G E N S R O B E R T O N E G R A E S /A C E R V O D O F O T Ó G R A F O SAVANAS AFRICANAS As Savanas são biomas que se destacam por apresentar vastas áreas relativamente planas com predominância de vegetação de gramíneas, como o capim. Além dessas plantas, nas Savanas podem ser encontrados muitos arbustos e árvores esparsas. Em algumas regiões, essas árvores podem se apresentar em maior concentração, formando pequenos bosques, mas ainda de vegetação aberta. As Savanas ocorrem na África, na América do Sul e na Austrália e apresentam carac- terísticas particulares em cada região. biomas 8 24 Ensino Fundamental Aspecto típico de uma área do Cerrado brasileiro, em Pirenópolis (GO), 2018. Caracará (Caracara plancus; cerca de 56 cm de comprimento), abaixo, atacando uma águia-cinzenta (Harpyhaliaetus coronatus; cerca de 80 cm de comprimento). Essas aves competem por presas. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 24 3/18/19 11:06 AM Nas Savanas africanas, as árvores mais comuns são as acácias, um grupo com várias espécies. Essas plantas medem entre 5 e 15 metros de altura, em média. Seus ramos apre- sentam espinhos, característica vantajosa no ambiente de poucas chuvas em que vivem. espinhos Espinho: folha modificada, geralmente reduzida, que evita a perda de água pela transpiração e protege a planta de possíveis predadores. ATIVIDADE 1 1 Classifi que as relações entre seres vivos que aparecem destacadas nas imagens abaixo, justifi cando sua resposta. a) Rainha em um cupinzeiro sendo cuidada por operários e soldados. Os cupins operários (os menores da fotografia) medem cerca de 8 mm de comprimento. N A T U R A L H IS T O R Y M U S E U M L O N D O N U K /D IO M E D IA C A R L A V A N D E R V Y V E R /S H U T T E R S T O C K S C IE N C E P H O T O L IB R A R Y - S P L /F O T O A R E N A 825 B io lo g ia Acácias da espécie Acacia erioloba (até 15 m de altura) em paisagem de Savana africana. No detalhe, os espinhos que se espalham por seus ramos. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 25 3/18/19 11:06 AM b) Pepino-do-mar e peixe fierásfer, ou peixe-agulha, que vive em seu interior. c) Tartaruga-verde e peixe-cirurgião-amarelo, além de outros tipos de peixe, que se alimentam das algas que crescem na carapaça da tartaruga. 2 O bioma retratado no texto é o da Savana africana. Em qual bioma brasileiro podemos encontrar paisagens típicas de Savana? Caracterize esse bioma do Brasil. O pepino-do-mar mede cerca de 13 cm de comprimento. A G E F O T O S T O C K R M /G E T T Y I M A G E S A carapaça da tartaruga-verde pode atingir cerca de 1,4 m de comprimento. R E P R O D U ‚ Ì O /B B C 8 26 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 26 3/18/19 11:07 AM ENTENDENDO A RELAÇÃO ECOLÓGICA ENTRE FORMIGAS E ACÁCIAS Um aspecto muito interessante das acácias das Savanas africanas é a interação eco- lógica que ocorre entre elas e uma espécie de formiga, a Crematogaster mimosae. Essas formigas constroem seus ninhos no interior dos espinhos das acácias e se alimentam da seiva do floema produzida pela planta e do néctar presente nos nectários em seus ramos. (Veja fotografia na página 19.) Ao mesmo tempo, as formigas defendem a planta contra predadores herbívoros (sejam insetos, como besouros e outras formigas, sejam grandes mamíferos, como girafas e elefantes). Em 1997, pesquisadores quenianos e estadunidenses iniciaram, no Quênia, um experimento que buscou testar como se dava a interação entre as acácias e os herbívoros africanos (como girafas e elefantes) e o gado criado localmente. Para isso, isolaram diversas áreas em que havia acácias, impedindo que herbívoros e gado se aproximassem das plantas. Em janeiro de 2008, continuando o estudo, os pesquisadores publicaram, na revista científica Science, outros resultados desse longo experimento, que durou 10 anos. A equipe de pesquisadores percebeu que as acácias isoladas apresentaram problemas de desenvolvimento e ocorreu diminuição da sua população. As árvores em contato com os herbívoros, por outro lado, cresciam com aspecto mais saudável. Por que, ao ficar isoladas de seus predadores, as acácias têm seu desenvolvimento comprometido? Como explicar esse fato? Os pesquisadores verificaram que dez anos de isolamento de seus predadores herbívoros bastaram para que as acácias diminuíssem a produção da seiva que alimenta as formigas Crematogaster mimosae. Por causa da falta de alimento, a população dessa formiga diminuiu. Com a redução da população de C. mimosae, as acácias ficaram mais vulneráveis à ação de besouros e de, pelo menos, outras três espécies de formiga que predam essas plantas. As larvas predadoras de besouros, por exemplo, cavaram buracos no tronco das acácias, os quais são utilizados como abrigo por uma das espécies de formiga, ou seja, a presença de besouros facilita a presença dessas formigas. Outra espécie de formiga se alimenta de partes essenciais ao desenvolvimento da planta, prejudicando seu crescimento. Uma terceira espécie causa a destruição dos nectários das acácias, diminuindo ainda mais as chances de as formigas C. mimosae se instalarem na planta. nectários Nectário: estrutura que contém o néctar, uma substância nutritiva produzida pela planta e consumida por animais que, em geral, estabelecem alguma relação com essa planta. Você sabia? Como ocorre a metamorfose em insetos? As larvas de besouros têm aparência bastante diferente da dos besouros adul- tos. Isso porque, durante seu desenvolvimento, passam pelo processo de meta- morfose e, portanto, dizemos que esses insetos têm desenvolvimento indireto e são chamados de holometábolos. Enquanto são larvas, realizam mu- das sucessivas, passando por dife- rentes estágios até chegar à fase de pupa, durante a qual ocorre, de fato, o processo de metamorfose. Ovos Larva Pupa Adulto 827 B io lo g ia Formiga Crematogaster mimosae, que mede cerca de 5 mm de comprimento. P IO T R N A S K R E C K I/ /M IN D E N P IC T U R E S /L A T IN S T O C K As fases do desenvolvimento indireto de um besouro. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 27 3/18/19 11:07 AM Esse experimento mostra a importância da manutenção das interações ecológicas entre os seres vivos, já que o desequilíbrio dessas interações pode levar à extinção de espécies e a impactos ambientais. Em um primeiro momento, poderíamos pensar que a ação de herbívoros, como a girafa e o elefante, apenas danifica as populações de acácias. Porém, esse caso é um bom exemplo de que cada ser vivo ocupa um nicho ecológico e de que a interrupção das interações ecológicas pode ser prejudicial para outros seres vivos. Os seres vivos desempenham papéis bem definidos no ambiente, os quais são influenciados pelas interações com os fatores abióticos e com outros seresvivos (fatores bióticos). Quando consideramos os hábitos de vida, tipos e formas de alimentação, estrutura social, período de reprodução, entre outros fatores, estamos definindo qual é o nicho ecológico de um ser. Atenção: nicho ecológico é o papel desempenhado pelo ser vivo no ambiente que ocupa, e não o local que ele ocupa – este é o habitat. De olho... no nicho ecológico Representação esquemática de algumas características que compõem o nicho ecológico de uma girafa. ATIVIDADE 2 1 O texto anterior sugere, inicialmente, que as girafas seriam prejudiciais às acácias. A que conclusões os pesquisadores chegaram no estudo realizado? 2 Este Módulo trouxe exemplos de como diversas espécies podem se relacionar no bioma Savana. Indique quais interações ecológicas ocorrem entre os organismos nas situações propostas a seguir e justifi que sua resposta. a) Elefante/girafa e acácia. F A B IO L O T T I/ S H U T T E R S T O C K Outros animais da mesma espécie Condições de reprodução Temperatura e umidade Alimento e água Parasitas Predadores 8 28 Ensino Fundamental Girafa comendo folhas de acácia. As girafas adultas têm, aproximadamente, 5 metros de altura (considerando o pescoço e a cabeça). ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 28 3/18/19 11:07 AM b) Elefante e girafa. c) Indivíduos da população de formigas Crematogaster mimosae. d) Formigas Crematogaster mimosae e acácia. e) Entre as três espécies de formigas que vivem nas acácias isoladas. f) Formigas das acácias isoladas e acácias. 1 (Escola Bahiana de Medicina-BA) Relações ecológicas são as interações dos diferentes organismos que compõem uma comunidade biológica. Na natureza, existem diversos tipos de relações entre os seres vivos, sendo algumas benéficas e outras prejudiciais para cada um dos envolvidos. Essas relações são classificadas como positivas, quando há ganho para um dos envolvidos ou para ambos, e como negativas, quando há prejuízo pelo menos para um dos envolvidos. SEIXAS, Cristina Faganelli Braun. Relações ecológicas: Os tipos de relacionamento entre os seres vivos. Disponível em: <http//:www.educação.uol.com.br>. Acesso em: 18 nov. 2016. Adaptado. Considerando as relações de protocooperação, predação, inquilinismo e mutualismo, indique se os organismos são prejudicados, benefi ciados ou não afetados pela relação em cada situação. 2 Leia o trecho a seguir. ONU: relatório encontra níveis “muito altos” de caça ilegal de elefantes na África Um declínio contínuo no número total de elefantes continua a ocorrer, com a caça ilegal de ele- fantes africanos continuando a superar as taxas de crescimento da população durante todo o ano de 2014. Foi o que revelou um novo relatório apoiado pelas Nações Unidas [...]. “Populações de elefantes africanos continuam a enfrentar uma ameaça imediata para a sua so- brevivência a partir de altos níveis de caça ilegal para roubo de seu marfim, especialmente na África EM CASA 829 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 29 3/18/19 11:07 AM RUMO AO ENSINO MÉDIO 1 (Fema-SP) O peixe bodião de noronha (Thalassoma noronhanum) é considerado um “peixe faxineiro”, uma vez que a sua ali- mentação consiste em parasitas, tecidos doentes e muco de peixes maiores, herbívoros em sua maioria. As relações ecológicas existentes entre o peixe bodião e o peixe herbívoro e entre o peixe bodião e os parasitas são denominadas, respectivamente, a) predatismo e comensalismo. b) parasitismo e mutualismo. c) inquilinismo e parasitismo. d) protocooperação e predatismo. e) comensalismo e predatismo. 2 (UEFS-BA) As acác ias são plantas que possuem espinhos dilatados, cobertura dura e interior macio, fácil para formi- gas escavarem. Um pesquisador, querendo saber se as formigas eram benéfi cas a essa planta, fez um experimento: removeu as formigas de algumas acácias e comparou a sobrevivência desse grupo com o grupo das plantas com formigas. O estudioso ainda comparou a frequência com que outros insetos herbívoros foram encontrados em ambos os grupos. Os gráfi cos ilustram os resultados observados pelo pesquisador. (Michael L. Cain et al. Ecologia, 2011. Adaptado.) Os resultados obtidos pela pesquisa indicam que: a) As acácias são beneficiadas quando há presença de formigas. b) As acácias são prejudicadas quando há presença de formigas. c) A presença de formigas potencializa a ação dos insetos herbívoros sobre as acácias. d) As acácias não são prejudicadas e nem beneficiadas quando há presença de formigas. e) A presença de formigas não interfere na presença de insetos herbívoros sobre as acácias. R E P R O D U ‚ Ì O /U E F S -B A , 2 0 1 8 Central e Ocidental, onde a situação parece ter se deteriorado”, disse John E. Scanlon, secretário-geral da Convenção sobre o Comércio Internacional de Espécies Ameaçadas de Fauna e Flora Silvestres (CITES). [...] NAÇÕES UNIDAS NO BRASIL. ONU: relatório encontra níveis “muito altos” de caça ilegal de elefantes na África. Disponível em: <http://nacoesunidas.org/onu-relatorio-encontra-niveis-muito-altos-de-caca-ilegal-de-elefantes-na-africa/>. Publicado em: mar. 2015. Acesso em: 21 nov. 2018. Com base no que você estudou neste Módulo, explique de que maneira a situação descrita no texto pode afetar as diversas populações de seres vivos que habitam os ecossistemas africanos. 830 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C10_019a030.indd 30 3/18/19 11:07 AM BIOACUMULAÇÃO – O CASO DAS TARTARUGAS-MATAMATÁS11 Algumas atividades humanas, como a mineração, são especialmente prejudiciais ao ambiente, pois podem causar a contaminação da água e do solo com substâncias tóxicas aos seres vivos. O acúmulo dessas substâncias em um organismo pode causar danos irreversíveis não só para o próprio indivíduo, mas também para toda a cadeia ou teia alimentar relacionada a ele. Neste Módulo, vamos analisar casos de liberação de substâncias tóxicas no ambiente decorrentes de mineração e de práticas agrícolas. Também vamos estudar como ocorre o acúmulo e a transferência dessas substâncias ao longo de cadeias e teias alimentares e como alguns seres vivos podem indicar a poluição e a contaminação do ambiente. R IC A R D O A Z O U R Y /P U L S A R I M A G E N S Diversos rios da Amazônia estão contaminados com mercúrio, elemento químico usado no garimpo de ouro. Na fotografia, balsas de mineração navegam no rio Madeira, em Porto Velho (RO), 2016. AS MATAMATÁS E O MERCÚRIO A sobrevivência das espécies no ambiente depende da manutenção do equilíbrio eco- lógico. Porém, a ação humana pode proporcionar a quebra desse equilíbrio de diversas maneiras, prejudicando todo o ecossistema (conjunto de fatores bióticos e abióticos e das relações que ocorrem entre eles, em determinado local). 831 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 31 3/18/19 11:03 AM C Y R IL R U O S O /J H E D IT O R IA L /M IN D E N P IC T U R E S /L A T IN S T O C K O equilíbrio ecológico depende de uma série de relações que se estabelecem entre os seres vivos e entre eles e o ambiente. Nesse equilíbrio, há um ajuste mais ou menos constante no ecossistema, que envolve todas as espécies da fauna e da flora e todos os fatores abióticos, como luminosidade, relevo, temperatura média anual, nutrientes no solo, quantidade de chuva, entre outros, indicando que há uma forte dependência entre todos os elementos. Esse equilíbrio é dinâmico e pode ser observado no gráfico a seguir, que mostra a interação entre predador (lince) e presa (lebre), com dados obtidos no final do século XIX e começo do século XX. 1850 1875 1900 1925 0 40 80 120 160 0 3 6 9 M il h a re s d e l e b re s M il h a re s d e l in c e s Ano Lebres Linces Fonte: MODELO Predador-Presa. Disponível em: <http://ecologia.ib.usp.br/ecopop/doku. php?id=exercicios:exe_lvpp>. Acesso em: 9 jan. 2019. Neste caso, podemos percebercomo uma população interfere em outra. Assim, quando a população de lebres é maior, existe mais alimento para os linces, favorecen- do sua sobrevivência e reprodução. Com isso, sua população cresce, aumentando a predação de lebres. Isso faz com que a população de lebres diminua e comece a faltar alimento para os linces. É importante perceber que o equilíbrio ecológico é dinâmico e que qualquer interferência em algum dos fatores, bióticos ou abióticos, altera esse equilíbrio. De olho... no equilíbrio ecológico Entre a grande diversidade de espécies de animais que vivem na Amazônia está a tartaruga conhecida como matamatá (Chelus fimbriata). Trata-se de uma espécie de aparência incomum, por apresentar carapaça com pontas de cor amarronzada e cabeça achatada e triangular, de onde partem diversas protuberâncias. Os ovos e a carne das tartarugas amazônicas são mui- to apreciados, por isso elas são caçadas ilegalmente para alimentação. Mas apenas algumas populações ribeirinhas usam as matamatás como alimento, pois elas são dificil- mente encontradas na natureza, apresentam uma aparência considerada estranha e, ao se sentirem ameaçadas, exalam um cheiro forte e regurgitam alimentos. Em 2009, um grupo de pesquisadores do Instituto Nacio- nal de Pesquisas da Amazônia (INPA) realizou um estudo envolvendo seis espécies de tartarugas que ocorrem na Amazônia, entre elas a matamatá. O objetivo desse estudo era verificar se havia diferença na concentração de mercú- rio no corpo dessas espécies e, caso houvesse, qual seria a causa que determinaria essa diferença. A tartaruga-matamatá (Chelus fimbriata) apresenta cerca de 50 cm de comprimento e 18 kg quando adulta. Gráfico mostrando a variação do tamanho da população de lebres e de linces, ao longo dos anos. 8 32 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 32 3/18/19 11:03 AM O mercúrio é um metal líquido à temperatura ambiente (24 8C). O símbolo desse elemento químico é Hg. Ele é usado na mineração de ouro e de prata por ter a pro- priedade de se unir a esses metais, formando amálgamas, o que possibilita a sepa- ração deles de grãos de areia e outros sedimentos. Após a separação dos metais de valor comercial, os outros materiais, contaminados pelo mercúrio, são descartados no ambiente, causando contaminação da água e do solo. De olho... no mercúrio BIOACUMULAÇÃO O bioma Amazônia apresenta um solo rico em mercúrio, se comparado com o solo de outros biomas brasileiros. Porém, ações humanas, como o desmatamento, o garimpo de ouro e a construção de diversas usinas hidrelétricas na região, podem ter sido res- ponsáveis pelo aumento na quantidade dessa substância nos organismos dos diversos níveis tróficos das cadeias alimentares. O caso descrito acima é um exemplo de bioacumula•‹o, um fenômeno no qual os organismos absorvem e acumulam em seu corpo determinadas substâncias nocivas, como metais pesados (o mercúrio é um exemplo) e compostos organoclorados (como o inseticida diclorodifeniltricloroetano – DDT). Essa acumulação pode ocorrer por contato direto com a substância presente no ambiente (no solo ou na água) ou por meio da ingestão de alimentos que estejam contaminados por essas substâncias. Frequentemente, ocorrem as duas formas de assimilação, especialmente nos ambientes aquáticos. Além do mercúrio, são considerados metais pesados o cobre, o chumbo, o níquel, o tálio, o estanho, entre outros. Os metais pesados, ao atingir certas quantidades no or- ganismo, podem ser extremamente tóxicos. Geralmente esses elementos são liberados em grandes quantidades no ambiente por meio do despejo de resíduos industriais e de práticas de extração de minérios. Os organoclorados, por sua vez, são substâncias orgânicas com pelo menos um átomo de cloro na estrutura química. Eles têm diversas propriedades e, por isso, apresentam muitas aplicações industriais. O uso dessas substâncias é controverso, por conta dos danos ambientais que podem causar. Organoclorados têm a característica de serem persistentes, isto é, não são destruídos por microrganismos decompositores e são resistentes à degradação química e física (por agentes como calor e luz). As propriedades inseticidas do DDT foram descobertas no início dos anos 1940, especialmente para o combate a mosquitos transmissores de doenças, como a ma- lária e a dengue. Essa descoberta foi tão importante que valeu um prêmio Nobel, em 1948. Esse e outros inseticidas semelhantes já foram proibidos em muitos lugares no mundo, desde os anos 1970. No Brasil, estão proibidos desde 2009, apesar de exis- tirem restrições ao seu uso desde 1985. Se são tão bons – e também baratos –, qual a razão da proibição? Essas substâncias se acumulam nos organismos vivos, causando problemas à saúde ao longo do tempo. Atualmente, existe uma preocupação com outros produtos organoclorados, conhe- cidos como PCB (bifenilo policlorado), resultantes de diferentes atividades industriais, principalmente relacionadas à indústria do petróleo e do plástico. De olho... nos organoclorados 833 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 33 3/18/19 11:03 AM Substâncias como as exemplificadas anteriormente tendem a se acumular nos orga- nismos vivos, concentrando-se, principalmente, no tecido adiposo (em certas condições, o mercúrio é solúvel em gorduras) e no sistema nervoso. Desse modo, se um ser vivo absorvê-las continuamente, a quantidade delas nos tecidos aumentará. Quando os seres vivos são predados por outras espécies, as substâncias acumuladas em seus tecidos são transferidas para seus predadores, que passam a armazená-las também. Desse modo, todos os organismos seguintes da cadeia alimentar ficam con- taminados. Os consumidores finais, chamados de consumidores de topo de cadeia, acabam por acumular mais dessas substâncias nocivas em seus corpos. O acúmulo dessas substâncias ao longo da cadeia ou teia alimentar recebe o nome de biomag- nificação ou magnificação trófica. Esquema de biomagnificação da concentração de PCB (miligramas por litro ou miligramas por quilograma de gordura) em uma cadeia alimentar marinha. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) O estudo realizado pelo INPA em 2009 verificou que, entre as espécies de tartarugas da Amazônia analisadas, os indivíduos de matamatá eram os que apresentavam maior quan- tidade de mercúrio no corpo. O mercúrio é um elemento químico associado às mudanças fisiológicas e de comportamento de tartarugas (terrestres e marinhas), embora pouco ainda se conheça sobre os reais efeitos da bioacumulação desse metal no organismo desses animais. Com essa informação, pesquisas iniciadas em 2014, no mesmo instituto, selecionaram as matamatás como modelos de organismos para se estudar a influência da contaminação dos ambientes fluviais amazônicos nos seres vivos e os efeitos da bioacumulação de mercúrio nas cadeias alimentares. A matamatá é um bom modelo científico porque, ao contrário das demais espécies de tartarugas amazônicas, que são predominantemente herbívoras, ela é estritamente carnívora e predadora, ou seja, comporta-se como predador de topo de cadeia alimentar aquática. Água do mar 0,000002Sedimento 0,005-0,16 Fitoplâncton 8 Zooplâncton 10 Invertebrados 5-11 Peixes 1-37 Aves marinhas 110 Mamíferos marinhos 160 8 34 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 34 3/18/19 11:03 AM As populações de tartarugas amazônicas, não só as de matamatás, vêm sendo reduzidas. O desequilíbrio ambiental as- sociado ao desmatamento, à mineração e à caça ilegal são as principais causas dessa redução. Para evitar a extinção de espécies, deve-se pensar em medidas e políticas públicas que preservem e ajudem na recuperação dessas populações. Além da proibição de caça, proponha medidas que deveriam ser implantadas para proteger as popu- lações de tartarugas e justifique-as. ATIVIDADE 1 MODELOS CIENTÍFICOS Os fenômenos observados na natureza envolvemvários processos complexos que dificilmente são compreendidos por nós em toda sua extensão. Uma tentativa de explicar esses fenômenos complexos envolve elaborar modelos científicos. Os modelos podem ser construídos a partir de observações e de dados coletados, e consistem em representações parciais de objetos, fenômenos da natureza, processos, eventos, etc. Os modelos utilizados em ciência têm por objetivo facilitar a percepção de um aspecto, possibilitando o desenvolvimento de novas ideias. Sabendo disso, pode- -se concluir que os modelos sempre serão mais simples do que o fenômeno real – eles visam ressaltar apenas um ou alguns poucos aspectos ou variáveis. Um exemplo de modelo utilizado em ciência é o uso das matamatás para o en- tendimento dos efeitos da contaminação dos ecossistemas aquáticos amazônicos nos seres vivos. Os efeitos do mercúrio em todos os seres vivos desse ecossistema são certamente mais complexos do que os que poderão ser observados no modelo e, provavelmente, há outros fatores envolvidos nesse processo. Entretanto, pode-se evidenciar alguns aspectos, como a quantidade de mercúrio acumulada nas mata- matás e a quantidade de mercúrio disponível na cadeia alimentar, já que elas são carnívoras e predadoras. Um exemplo bem conhecido que revela alguns dos efeitos da bioacumulação foi descrito na década de 1970, nos Estados Unidos, quando populações de aves de rapina, como as da águia-careca e as do falcão-peregrino, apresentaram um declínio acentuado em decorrência do acúmulo do defensivo agrícola DDT em seus corpos. Esse inseticida era usado na agricultura, mas se acumulava em todos os animais que entrassem em contato com a área em que havia sido pulverizado. Essa absorção acontecia de várias formas: consumo de água contaminada – o DDT foi absorvido pelo solo e, consequente- mente, contaminou aquíferos –; aspiração do DDT no momento da aplicação; consumo das plantas diretamente pulverizadas e de outras espécies próximas que receberam o inseticida indiretamente. Insetos, roedores e pequenas aves que apresentam hábitos herbívoros são contami- nadas diretamente, por meio da alimentação. Aves de rapina, répteis e mamíferos que se alimentam desses consumidores primários são contaminados em um segundo momento, e assim por diante até que todos os organismos da cadeia alimentar se contaminam. Um dos efeitos mais impactantes observados nas aves de rapina foi o enfraquecimento das 835 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 35 3/18/19 11:03 AM cascas dos ovos, que quebravam facilmente, diminuindo o número de nascimentos. A proibição do uso do DDT a partir dos anos 1970, somada ao aparecimento de programas de recuperação e proteção dessas aves, evitou que a extinção realmente ocorresse, mas suas populações continuam ameaçadas até hoje. No caso da pesquisa com as matamatás e a bioacumulação de mercúrio, temos que lembrar que o ambiente amazônico se caracteriza por uma grande quantidade de rios que se conectam. Dessa forma, se um rio é contaminado por mercúrio, esse contaminante pode se espalhar rapidamente, atingindo todo o ambiente aquático da região. Com a presença de mercúrio na água, vários seres vivos, incluindo pequenos pei- xes, apresentarão acúmulo desse elemento em seu organismo. Os predadores de topo de cadeia, como a matamatá, acumularão o mercúrio proveniente dos organismos que consumiram e o mercúrio absorvido da própria água em que vivem. Ao analisar amostras retiradas das tartarugas-matamatás, poderemos concluir se a região analisada representa ameaça aos organismos que vivem ali, incluindo aos seres humanos. É dessa maneira que essas tartarugas podem ser utilizadas como bioindicadoras da contaminação no ambiente. Águias DDT = 25 ppm Peixes grandes DDT = 2 ppm Peixes pequenos DDT = 0,5 ppm Zooplâncton Fitoplâncton DDT = 0,04 ppm DDT na água = 0,000003 ppm 8 36 Ensino Fundamental Biomagnificação da concentração do DDT em uma cadeia alimentar. O acúmulo de DDT ao longo da cadeia alimentar é dado em ppm (partes por milhão). Note que ele vai aumentando drasticamente à medida que se aproxima do predador de topo de cadeia. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 36 3/18/19 11:03 AM BIOINDICADORES Bioindicadores são organismos vivos que indicam a presença de alterações ambientais. Essas alterações podem causar mudanças bioquímicas, comportamentais, ecológicas, fi- siológicas, genéticas ou morfológicas nos seres vivos e traduzem o acúmulo de poluentes e contaminantes nos organismos. Assim, os bioindicadores informam sobre um possível problema de contaminação no ecossistema. Os bioindicadores mais utilizados nos ambientes aquáticos são os macroinvertebra- dos bentônicos, como larvas de insetos, crustáceos, moluscos e vermes que vivem e se alimentam no fundo de lagos, rios e lagoas – que pode ser composto de lodo, areia, pedra, cascalho ou folhas e galhos. Cada um deles tem um limite de tolerância para poluentes e contaminantes. Assim, há os animais sensíveis (que só vivem em ambientes não contaminados ou não poluídos) e os tolerantes (que vivem também em ambientes contaminados ou poluídos). Dessa forma, quando os cientistas vão investigar se a água está poluída ou contaminada, procuram saber quais animais estão vivendo naquele ambiente. A posição do organismo bioindicador na cadeia alimentar também é uma característica muito importante: quanto mais baixo o nível trófico e quanto mais ele servir de alimento para outros seres de níveis superiores da cadeia alimentar, melhor indicador o organismo será, pois pode-se supor que toda a cadeia está contaminada. Você sabia? Liquens como indicadores de poluição atmosférica Os liquens são extremamente sensíveis a alterações ambientais. São os me- lhores bioindicadores conhecidos dos níveis de poluentes atmosféricos, como dióxido de enxofre, monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio. A presença de liquens, como na árvore da fotografia, geralmente sugere baixo índice de poluição atmosférica, enquanto o desaparecimento desses organismos sugere agravamento da poluição ambiental. ATIVIDADE 2 Com base nas informações dadas sobre a pesquisa com matamatás, construa uma cadeia alimentar com seres vivos que vivem na Amazônia, incluindo essa espécie. A cadeia alimentar deve apresentar, no mínimo, quatro níveis trófi cos. Depois dessa representação, justifi que a frase: “Tudo o que o ser humano fi zer para o ambiente acabará voltando para ele mesmo”. Liquens em casca de árvore. FABIO COLOMBINI/ACERVO DO FOTÓGRAFO 837 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 37 3/18/19 11:03 AM Japão – Cidade de Minamata 140º L 40º N OCEANO PACÍFICO RÚSSIA CHINA COREIA DO NORTE COREIA DO SUL Mar de Okhotsk Mar do Japão (Mar do Leste) I. Hokkaido I. Kyushu I. Shikoku Tóquio Nagasaki Minamata 195 km0 N S LO 65 km0 N S LO CASOS CONHECIDOS E POR CONHECER O mercúrio na baía de Minamata – Japão Em meados do século XX, na cidade costeira japonesa de Minamata, começaram a ocorrer alguns problemas. Muitas aves passaram a perder a coordenação motora e a voar de forma descontrolada, caindo no solo. Além disso, alguns gatos eram vistos correndo em círculos, espumando pela boca. Muitas pessoas, particularmente as famílias de pescadores, passaram a apresentar sintomas como fadiga, irritabilidade, dores de cabeça, falta de sensibilidade nos braços e nas pernas e dificuldade de deglutição. Nos casos mais graves, os órgãos senso- riais e a coordenação motora também ficavam comprometidos. Segundo o governo japonês, quase 3 mil pessoas foram afetadas e perto de 1 800 morreram. As pessoas afetadas viviam em uma pequena área e boa parte das proteínas de sua dieta vinha de peixes da baía de Minamata. Fo nt e: C A LD IN I, V. ; Í S O LA , L . A tl a s g e o g rá fi c o S a ra iv a . S ão P au lo : S ar ai va, 2 01 3. p . 1 43 . Mapa mostrando a localização da cidade de Minamata, no sul do Japão. Mas qual foi a causa desses problemas? Uma fábrica de cloreto vinílico, instalada às margens da baía, utilizava mercúrio em seus processos de produção. O mercúrio era liberado em resíduos descarregados na baía e convertido em outra substância, o metilmercúrio, por bactérias existentes na baía. O metilmercúrio passa facilmente pelas membranas celulares e, transportado pelos glóbulos vermelhos, percorre todo o corpo chegando às células do cérebro, danificando-as. Os peixes absorvem o metilmercúrio da água cem vezes mais rápido do que absor- vem mercúrio (não se sabia disso antes dessa epidemia no Japão). Uma vez absorvido, o metilmercúrio é retido por duas a cinco vezes mais tempo do que o mercúrio. As po- pulações que se alimentavam dos peixes contaminados também passaram a acumular o metilmercúrio, o que levou às lesões no sistema nervoso. Os efeitos prejudiciais do metilmercúrio dependem de uma série de fatores, incluindo a quantidade ingerida, a rota de ingestão dentro do organismo, a duração da exposição e as espécies afetadas. 838 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 38 3/18/19 11:03 AM Desastres em Minas Gerais Em 5 novembro de 2015, ocorreu um dos piores desastres da mineração brasileira, no município de Mariana, em Minas Gerais. A tragédia aconteceu após o rompimento da barragem de mineração de Fundão: 34 milhões de metros cúbicos de rejeitos de minério de ferro jorraram do complexo de mine- ração e percorreram 55 quilômetros do rio Gualaxo do Norte e outros 22 quilômetros do rio do Carmo até desaguarem no rio Doce. No total, a lama percorreu 663 quilômetros até encontrar o mar, no município de Regência (ES). Ainda não é possível mensurar completamente a dimensão do impacto desse desastre na natureza porque boa parte da lama continua nas margens e na calha do rio e, ainda, parte dos rejeitos que che- garam ao oceano continua sendo carregada pelas correntes marinhas. Também não há análises defini- tivas nas regiões afetadas pela lama, mas pesquisas importantes vêm sendo feitas e divulgadas. Leia em seguida resultados obtidos por algumas delas. Um dos estudos, realizado por uma equipe da Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), da Bahia, revela que os animais e o meio ambiente ao longo da bacia do rio Doce estão contaminados com altos níveis de metais pesados, como ferro, bário e níquel, em decorrência do rompimento da Barragem de Fundão, em Mariana (MG). Realizado entre setembro e dezembro de 2016, o estudo analisou populações de girinos ao longo de seis cidades no Espírito Santo e duas em Minas Ge- rais. Os girinos são ótimos indicadores da situação do meio ambiente, sobretudo da água, por causa de sua pele permeável e muito sensível. Os dados coletados com a observação de 1 500 girinos de 24 espécies revelam que mesmo pontos de amostra que não tiveram contato direto com a lama da barragem de Fundão também apresentaram contaminação de animais e da água. Segundo os pesquisadores, isso pode ser explicado pela con- taminação por meio do lençol freático. Os girinos mostraram níveis muito altos de me- tais em todos os pontos de coleta. Ainda não se sabe quantos alcançarão a idade adulta e, quando adultos, se conseguirão se reproduzir com a mesma eficiência. Além disso, esses giri- nos farão parte da cadeia alimentar de vários outros animais, o que impactará a fauna silvestre sobrevivente. O relatório constatou que o ferro, visto como pouco nocivo a seres humanos e pre- sente em altas quantidades nos rejeitos de mineração, acabou atraindo os metais tóxicos. O espalhamento do rejeito enriquecido com ferro possibilita o aumento da concentração, no ambiente, de outros elementos químicos com afinidade pelo ferro, como manganês, níquel e chumbo, com potenciais toxicológicos conhecidos. RICARDO MORAES/REUTERS/FOTOARENA Fonte de pesquisa: JANSEN, R; ARAÚJO, C. Desastre de Mariana, 2 anos: em busca da própria história e de reparação. Disponível em: <https:// brasil.estadao.//brasil.estadao.com.br/noticias/ geral,desastre-de-mariana-2-anos-em-busca-da- própria-historia-e-de-reparacao,700020722336>. Acesso em: 8 fev. 2019. Caminho dos rejeitos de Mariana OCEANO ATLÂNTICO 45º O 20º S Ri o G ua l a x o d o No rte R io D o ce BARRAGEM DE REJEITOS DE FUNDÃO Mariana Belo Oriente Governador Valadares Tumiritinga Vila de Regência MG ES RJ BA Cidade Caminho percorrido pela lama 75 km0 N S LO 839 B io lo g ia Região destruída pela enxurrada de lama proveniente do rompimento da barragem de rejeitos de mineração de Fundão, cinco dias após o desastre, em Mariana (MG). Mapa mostrando o caminho percorrido pelos rejeitos de mineração desde Mariana até o oceano Atlântico. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 39 3/18/19 11:03 AM Outro estudo, conduzido pelo Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiver- sidade (ICMBio) nas águas do rio Doce, analisou pescados e mariscos da região afeta- da pela lama da barragem do Fundão. Segundo o estudo, a concentração de metais é 140 vezes maior do que a permitida pela legislação. 1 0,5 0,5 88Camarão Limite (mg/kg) Medição mais alta Linguado Peroá Roncador 2,7 2,7 1 0,1 0,3 43 ArsênioMetais Cádmio Chumbo 0,9 1,9 1 0,5 0,3 34 1,3 0,28 1 0,05 0,3 140 0,6 1,7 0,5 Linguado Peroá 1 0,1 0,3 1 Fonte: FERNANDES, V. Contaminação de peixes do Rio Doce é 140 vezes maior que limite. Disponível em: <http://s2.glbimg.com/PGvjFVYECAx3sipgN5ziqsAS4KM=/s.glbimg.com/jo/g1/f/ original/2016/03/28/1918138.jpg>. Acesso em: 19 jan. 2019. A pesquisa aponta que houve acumulação significativa de metais tóxicos no zoo- plâncton, que foi usado como parâmetro por estar presente em todos os pontos de coleta de amostras e com níveis significativos de contaminação. A alta concentração de metais tóxicos também foi encontrada em corais da região. Ainda há muito o que pesquisar para avaliar os impactos da bioacumulação ocasio- nada pelo desastre em Mariana. Nem bem os primeiros resultados de pesquisas sobre esse desastre surgiram, quan- do, em 25 de janeiro de 2019, o Brasil assistiu a uma repetição da tragédia na região de Brumadinho, a 20 km de Belo Horizonte (MG). Desta vez, com centenas de mortos. Mais do que descrever essa nova tragédia, procurar culpados e pesquisar os impactos, fica uma pergunta para reflexão: como nós, cidadãos, podemos atuar para evitar que esse tipo de evento se repita, mesmo que ele não nos atinja diretamente? Gráfico mostrando a presença de metais pesados em alguns seres vivos afetados pelo desastre de Mariana (MG). (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) W W W .F O T O A R E N A .C O M .B R Visão aérea da região afetada pelo rompimento da barragem em Brumadinho, em 25 de janeiro de 2019. 8 40 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 40 3/18/19 11:03 AM (Unicamp-SP) Em um canavial foi aplicado um inseticida organoclorado. Pesquisadores preocupados com o meio ambiente rapidamente iniciaram uma avaliação periódica deste composto nos tecidos de animais presentes no canavial. Foram cole- tados, com intervalos regulares de tempo, exemplares da mesma espécie de lagarto, cigarrinha, aranha, gafanhoto, serpente e libélula. Os resultados da concentração do inseticida nos tecidos de cada espécie estão representados no gráfi co a seguir. a) Explique por que as espécies representadas pelas curvas I e II foram as primeiras a apresentar os compostos nos seus tecidos. Quais dentre as espécies estudadas podem corresponder a estas curvas? b) Explique por que as espécies representadas pelas curvas V e VI apresentaram as maiores concentrações nos seus teci- dos. Identifique dentre as espécies coletadas quais podem corresponder a estas curvas. R E P R O D U ‚ Ì O /U N IC A M P , 2 0 0 3 ATIVIDADE 3 EM CASA 1 Até algunsanos atrás, o DDT era muito utilizado como defensivo agrícola para combater insetos nas plantações. No entanto, esse agrotóxico apresenta outros efeitos danosos no ambiente: causa o enfraquecimento da casca de ovo de aves, o desenvolvimento de câncer em seres humanos e pode se acumular no leite e ser transmitido aos fi lhotes de mamíferos. O DDT pode ser absorvido e se acumular nos diversos níveis trófi cos, pois, quando um ser vivo se alimenta de outro, acaba adquirindo o DDT da presa. Por causa desses vários efeitos danosos, o uso desse composto foi proibido. 841 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 41 3/18/19 11:03 AM Suponha que um avião lance o inseticida DDT em certa região. Ao fazer uma análise da quantidade desse inseticida em organismos da região, um pesquisador encontrou as seguintes concentrações desse inseticida em animais e plantas: *ppm 5 partes por milhão Organismo capins serpentes gaviões preás Concentração (ppm*) 5 240 1 600 40 Com base na tabela acima e no texto anterior, faça as atividades a seguir. a) Esquematize a provável cadeia alimentar constituída pelos organismos da tabela. b) Por que os gaviões apresentam maior concentração de DDT? 2 De que modo as tartarugas-matamatás poderiam servir de modelo para evidenciar que os seres humanos podem ser afetados pela poluição da água por mercúrio na Amazônia? 3 Leia o fragmento de artigo abaixo e depois escreva uma explicação possível para a situação descrita. O uso de pesticidas, ao longo do século passado, foi importante para aumentar a produção agrícola mundial e torná-la grande o suficiente para alimentar a população do globo. [...] Nos últimos anos a equipe do oceanólogo Adalto Bianchini, da Universidade Federal do Rio Grande, detectou a presença de praguicidas onde eles jamais foram aplicados: na Antártida. Analisando a gordura de elefantes- -marinhos (Mirounga leonina) [...] encontraram níveis elevados de diferentes componentes de agrotóxicos – como o DDT, cujo uso foi abolido em boa parte do mundo – tanto no organismo de fêmeas adultas como de seus filhotes. [...] Fonte: Leite amargo. Pesquisa FAPESP, ed. 157, mar. 2009. Disponível em: <http://revistapesquisa.fapesp.br/ 2009/03/01/leite-amargo/>. Acesso em: 10 jan. 2019. 1 (Enem) A fi gura representa uma cadeia alimentar em uma lagoa. As setas indicam o sentido do fl uxo de energia entre os componentes dos níveis trófi cos. R E P R O D U ‚ Ì O /E N E M , 2 0 1 1 RUMO AO ENSINO MÉDIO 842 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 42 3/18/19 11:03 AM Sabendo-se que o mercúrio se acumula nos tecidos vivos, que componente dessa cadeia alimentar apresentará maior teor de mercúrio no organismo se nessa lagoa ocorrer um derramamento desse metal? a) As aves, pois são os predadores do topo dessa cadeia e acumulam mercúrio incorporado pelos componentes dos demais elos. b) Os caramujos, pois se alimentam das raízes das plantas, que acumulam maior quantidade de metal. c) Os grandes peixes, pois acumulam o mercúrio presente nas plantas e nos peixes pequenos. d) Os pequenos peixes, pois acumulam maior quantidade de mercúrio, já que se alimentam das plantas contaminadas. e) As plantas aquáticas, pois absorvem grande quantidade de mercúrio da água através de suas raízes e folhas. 2 (UCS-RS) Os alimentos que conhecemos como frutos do mar são considerados ingredientes fundamentais na ali- mentação balanceada, porém podem conter substâncias que, em vez da longevidade prometida, aceleram o fi m. Isso ocorre pois algumas substâncias fi cam concentradas nos organismos que estão no ápice da cadeia alimentar. A fi gura abaixo representa essa situação, que pode ser denominada: a) Pirâmide trófica. b) Bioacumulação. c) Teia alimentar. d) Pirâmide de energia. e) Transformação bioquímica. 3 (Enem) Os botos-cinza (Sotalia guianensis), mamíferos da família dos golfinhos, são excelentes indicadores da poluição das áreas em que vivem, pois passam toda a sua vida – cerca de 30 anos – na mesma re- gião. Além disso, a espécie acumula mais contaminantes em seu organismo, como o mercúrio, do que outros animais da sua cadeia alimentar. MARCOLINO, B. Sentinelas do mar. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br. Acesso em: 1 ago. 2012 (adaptado). Os botos-cinza acumulam maior concentração dessas substâncias porque a) são animais herbívoros. b) são animais detritívoros. c) são animais de grande porte. d) digerem o alimento lentamente. e) estão no topo da cadeia alimentar. R E P R O D U ‚ Ì O /U C S , 2 0 1 2 843 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C11_031a043.indd 43 3/18/19 11:04 AM A CRISE HÍDRICA E A CONSERVAÇÃO AMBIENTAL12 Você já passou pela situação de ficar sem fornecimento de água em sua casa? Já se perguntou os motivos pelos quais isso acontece? Será que suas atitudes cotidianas poderiam ajudar a evitar isso? Será que elas seriam suficientes? Neste Módulo, estudaremos casos de crise hídrica em grandes centros urbanos, os possíveis motivos para que elas ocorram e como atitudes de conservação ambiental, além de outras medidas, podem ajudar a evitá-las. Imagine uma situação como a representada na fotografia acima: ao abrir a torneira, caem apenas algumas gotas de água. J A N P H A N O M P H R A I/ S H U T T E R S T O C K QUANTA ÁGUA EXISTE NO MUNDO? A disponibilidade de água está se tornando uma das principais questões socioam- bientais do mundo atual, ao lado da manutenção da biodiversidade e do aquecimento global. Quase 20% da humanidade – mais de 1 bilhão de pessoas – não tem acesso à quantidade mínima necessária de água potável, 20 litros por pessoa por dia, de acordo com a Organização das Nações Unidas (ONU). Em contrapartida, o consumo per capita em países ricos como Estados Unidos e Canadá é de 300 litros diários, muito acima do recomendado. Muitas regiões do planeta convivem com a escassez e o estresse hídricos, resultantes do desequilíbrio entre demanda e oferta de água, causado, entre outros fatores, pela contaminação dos corpos de água. 844 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 44 3/18/19 11:03 AM O Brasil detém 12% da água doce de superfície do mundo, o rio de maior volume e os principais aquíferos subterrâneos, além de altos índices de chuva. Ainda assim, falta água no semiárido e nas grandes cidades, porque a distribuição desse recurso é bastante desigual no país. Cerca de 70% da reserva brasileira de água está no Norte, onde vive menos de 10% da população. A situação é pior nas regiões populosas, nas quais o consumo é muito maior e a poluição das indústrias e do esgoto residencial reduz o volume disponível para o uso. É o caso da bacia do rio Tietê, na região metropolitana de São Paulo, onde os habitantes têm acesso a um volume de água menor do que o recomendado para uma vida saudável. A água é utilizada para muitas finalidades: irrigação, produção industrial, abastecimento de centros urbanos (para cozinhar, para a higiene pessoal, para a limpeza de ruas), navegação, lazer, entre outras. As porcentagens de uso médio anual para algumas finalidades podem ser analisadas no gráfico a seguir. Total de água consumida no Brasil (média anual) Total de consumo 1109 m3/s Irrigação 67,2% Abastecimento animal 11,1% Indústria 9,5% Abastecimento urbano 8,8% Abastecimento rural 2,4% Termelétricas 0,3% Mineração 0,8% Fo nt e: A G Ê N C IA N A C IO N A L D E Á G U A S . U so s da ág ua . D is po ní ve l e m : < ht tp :// co nj un tu ra .a na .g ov .b r/ st at ic /m ed ia /u so _a gu a. f9 c4 6e ce .p df > . A ce ss o em : 10 ja n. 2 01 9. De olho... no consumo de água no Brasil Distribuição de água no planeta Terra Água salgada 97,5% Água doce 2,5% Estimativa do consumo de água médio anual no Brasil, por finalidade, em 2016. Distribuição da água no planeta. As principais fontes de águapara consumo humano são as águas subterrâneas e os rios e lagos. Água subterrânea 0,514% Glaciares 1,979% Rios e lagos 0,006% Atmosfera 0,001% 845 B io lo g ia Distribuição de água no planeta Terra U M K E H R E R /E + /G E TT Y IM A G E S LU C A L U C E R I/S H U TT E R S TO C K G E R S O N G E R LO FF /P U LS A R IM A G E N S K C L E N S A N D F O O TA G E /S H U TT E R S TO C K Fonte de pesquisa: MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE. Água. Disponível em: <http://www. mma.gov.br/estruturas/ sedr_proecotur/_publicacao/140_ publicacao09062009025910.pdf>. Acesso em: 10 jan. 2019. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 45 3/18/19 11:03 AM Organizem-se em grupos de três a quatro integrantes. Para esta atividade vocês utilizarão uma conta de água trazida de casa por algum integrante do grupo. Com os demais colegas, leia a conta de água atentamente. Verifiquem as infor- mações que ela traz: volume de água consumido no mês e nos meses anteriores, média de consumo, data da leitura de consumo e valor a ser pago. Observem que se paga também pelo esgoto. a) Quantas pessoas moram na residência cuja conta está sendo analisada? b) Qual é o volume de água consumido por pessoa, em média? c) Qual é o consumo de água por dia? d) Com os dados do gráfico abaixo, calcule o volume de água em cada uma das atividades com base no volume total consumido pela residência cuja conta de água vocês estão analisando. Total de água consumida no Brasil (média anual) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 A: beber 7% alimentação B C D E F G H F G A 93% higiene e limpeza Legenda B: cozinhar C: regar as plantas D: lavar louça E: lavar roupa F: descarga G: banho H: outros Porcentagem de ‡gua usada (%) ATIVIDADE 1 Gráfico comparando as porcentagens de água usada em cada atividade doméstica. F o n te : S E S C S P. A p ro ve it a m e n to d e á g u a d a c h u va . D is p o n ív e l e m : < h tt p :/ /s u s te n ta b ili d a d e . s e s c s p .o rg .b r/ a p p s /a g u a -d a -c h u va /t e la -7 .h tm l> . A c e s s o e m : 1 0 j a n . 2 0 1 9 . 846 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 46 3/18/19 11:03 AM Você sabia? OS GRANDES AQUÍFEROS PRESENTES NO TERRITÓRIO BRASILEIRO Aquífero é um grande reservatório de águas subterrâneas, localizado a centenas de metros de profundidade. Aquíferos presentes no território brasileiro OCEANO PACÍFICO OCEANO ATLÂNTICO Trópico de Capricórnio Equador 60º O 0o 1005 km0 N S LO Sistema Aquífero Grande Amazônia Extensão: 1,3 milhão de km2 Volume de água: 162520 km3 Sistema Aquífero Guarani Extensão: 1,2 milhão de km2 Volume de água: 39000 km3 BRASIL BOLÍVIA PERU COLÔMBIA VENEZUELA EQUADOR GUIANA SURINAME Guiana Francesa (FRA) ARGENTINA CHILE URUGUAI PARAGUAI Fonte: Agência Nacional das Águas (ANA) e Ministério do Meio Ambiente (MMA). O Sistema Aquífero Guarani se estende por quatro países, ficando a maior parte no Brasil. Essa área é formada por rochas sedimentares, muita areia e pouca argila, características que facilitam a absorção das águas das chuvas, que, após absorvidas, ficam confinadas em rochas impermeáveis a centenas de metros de profundidade. O acesso a essa água para milhares de pessoas ocorre por meio de poços com profundidades que variam de 100 a 300 metros. Mesmo no subsolo, a água do Aquífero Guarani tem sido contaminada por atividades humanas, principalmente as agrícolas e as industriais, como o uso de agrotóxicos na agricultura e o descarte do vinhoto (resíduo da destilação fracionada da cana-de-açúcar), que atingem o reservatório. O Sistema Aquífero Grande Amazônia é considerado o maior aquífero do mundo em volume de água disponível. Seu volume supera em mais que o dobro o do Aquífe- ro Guarani. Imagina-se que a quantidade de água subterrânea armazenada no Grande Amazônia poderia abastecer todo o planeta por 250 anos. Até 2013, esse aquífero era conhecido como Alter do Chão, mas novos estudos feitos por pesquisadores da Univer- sidade Federal do Pará (UFPA) apontaram para uma área de abrangência maior. Mapa mostrando a localização dos aquíferos Grande Amazônia e Guarani na América do Sul, incluindo dados sobre sua extensão e volume de água. A conta de água A conta de água refere-se à cobrança pelos serviços de coleta, tratamento e distribuição de água e de esgoto e é emitida pelas empresas responsáveis pelo saneamento básico em cada região. Para saber qual é a empresa que presta os serviços de saneamento em seu estado ou município, consulte o Sistema Nacional de Informações sobre o Saneamento (SNIS), do Ministério do Desenvolvimento Regional. É para esse órgão que você deve encaminhar suas reclamações (ou sugestões) sobre os serviços prestados. 847 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 47 3/18/19 11:03 AM Várias cidades da região Norte usam reservas de água disponibilizadas por esse aquífero, incluindo Manaus, que tem 40% de seu abastecimento proveniente dessa fon- te. No entanto, ocorre também, nessa mesma região, a maior parte da contaminação dessa reserva, devido a problemas no tratamento da água e no saneamento ambiental. O crescimento da atividade agropecuária na região Norte também poderá representar uma ameaça, caso sejam empregadas grandes quantidades de agrotóxicos. A manutenção e a sustentabilidade do aquífero dependem da conservação da floresta, pois boa parte do abastecimento dele vem da grande quantidade de chuva que cai na re- gião. Isso ajuda a explicar seu grande volume de água. Assim, a manutenção da Floresta Amazônica nessa área é fundamental, pois a ampliação do desmatamento colocaria em risco a disponibilidade de água desse recurso hídrico. O aquífero tem de ser visto no ciclo hidrológico completo. As águas do sistema subterrâneo são as que alimentam os rios, que são abastecidos também pelas chuvas. Mesmo com a grande quantidade de água do aquífero é difícil imaginar o seu uso para abastecimento de regiões secas, como o semiárido brasileiro. O transporte da água para o Nordeste ou para o Sudeste, por exemplo, implicaria um custo muito elevado. Observe a figura abaixo. Essa figura mostra uma relação entre florestas (no caso, a Floresta Amazônica) e a ocorrência de chuvas (no caso, nas regiões Sudeste e Sul do Brasil). a) Explique de que forma a água que está no ecossistema florestal passa para a atmosfera. Considere o ciclo da água para responder a esta questão. b) O processo mostrado na figura substitui a necessidade de conservação de áreas nas grandes cidades do Sul e do Sudeste do país? Por quê? E lementos fora de proporção de tamanho e distância entre si. Cores fantasia. ATIVIDADE 2 Rios aéreos... ... trazem água... ... da Amazônia... ... para o Sul e o Sudeste. Sem floresta... ... a água acaba. 8 48 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 48 3/18/19 11:03 AM A ÁGUA NAS CIDADES – O EXEMPLO DE NOVA YORK Na década de 1990, a cidade estadunidense de Nova York enfrentou uma grave crise no abastecimento de água. Seus reservatórios, que chegaram a apenas 27% da capacidade total, sofreram as consequências do aumento do consumo de água, aliado à ocupação irregular das áreas de mananciais. Mas esse problema não surgiu repen- tinamente. Desde a metade do século passado, Nova York já vivia a ameaça de uma crise no abastecimento de água. O crescimento populacional da cidade e a ocupação do seu entorno projetavam para a cidade um futuro de racionamentos frequentes e consequente perda de recursos financeiros devido à falta de água. Na tentativa de resolver a questão, as medidas tomadas foram: promover a con- servação de áreas de mananciais e reservas hídricas, onde a água era obtida; e im- pedir o desperdício em vários setores, desde a captação da água, até a distribuição e a chegada ao consumidor final (indústrias, comércioe a população consumidora). No entanto, apesar das campanhas, o problema persistiu, pois a cidade consumia além dos níveis considerados seguros. A partir de 1997, a prefeitura de Nova York adquiriu as terras no entorno das numerosas nascentes, dos reservatórios hídricos e das faixas de matas ciliares ao longo dos cursos de água ao norte da cidade. Passou a remunerar os fazendeiros locais pelos serviços ambientais prestados, além de implantar pequenas estações de tratamento de esgoto e de resíduos oriundos das atividades rurais do local. matas ciliares ATIVIDADE 3 Quanto ao caso da crise hídrica de Nova York, responda: a) Quais foram os principais fatores relacionados ao ambiente que levaram à escassez de água na região? b) É correto afirmar que os habitantes locais também tiveram responsabilidade sobre a crise? Por quê? De olho... na qualidade da água das torneiras Para garantir a qualidade da água distribuída nas residências, dois dos recursos utilizados são a fluoretação (acréscimo de flúor à água, que ajuda a prevenir a cárie dentária) e a cloração (acréscimo de hipoclorito de sódio, que visa à eliminação de microrganismos que podem estar presentes na água). 849 B io lo g ia Mata ciliar: qualquer tipo de cobertura vegetal nativa que fica às margens de lagos, rios, igarapés, olhos-d’água e represas. É considerada uma formação vegetal importante para a conservação ambiental, pois, como o próprio nome indica, protege os corpos de água, assim como os cílios protegem os olhos. As matas ciliares são importantes corredores ecológicos e evitam danos ambientais como os assoreamentos. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 49 3/18/19 11:03 AM PAGAME NTO POR SERVIÇOS AMBIENTAIS (PSA) Uma das medidas governamentais que visam à conservação ambiental é o Paga- mento por Serviços Ambientais (PSA). Por esse programa, o proprietário de certa área é compensado financeiramente ou de outra forma pelo desenvolvimento de serviços de recuperação e conservação do ambiente, abrindo mão de explorar áreas nativas. Esse tipo de “acordo” foi aplicado no caso de Nova York e vem sendo aplicado no Brasil principalmente em áreas da Amazônia e da Mata Atlântica. É interessante notar que o pagamento pela conservação de um ambiente poderá gerar um custo extra, por exemplo, na produção de água potável para a população. Os governos e administrações podem compensar esse custo criando ou direcionando parte de taxas e impostos para custear essa ação. É o caso de alguns estados do Brasil, que destinam uma parcela do Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços (ICMS) a serviços de conservação ambiental. Esse é o chamado ICMS ecológico. Após 25 anos, o resultado da aplicação de PSA em Nova York pode ser percebido de duas formas: na queda de cerca de 30% no consumo de água, como consequência da reeducação da população, e na melhoria da qualidade da água que passou a sair das torneiras. CRISE HÍDRICA NO BRASIL O caso do Sistema Cantareira Perceba que o problema que a cidade de Nova York enfrentou na década de 1990 tem semelhanças com a crise hídrica que diversas áreas do Sudeste do Brasil vêm enfrentando nas últimas décadas. Veja abaixo, por exemplo, duas imagens aéreas de uma das represas do Sistema Can- tareira, na Grande São Paulo. Imagens aéreas da represa Jaguari, do Sistema Cantareira, em São Paulo, mostrando a redução de nível da água devido à crise hídrica pela qual passou a região. A primeira fotografia foi tirada em fevereiro de 2013 e a segunda, em fevereiro de 2015. FOTOS: DIGITALGLOBE/GOOGLE EARTH 2013 2015 850 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 50 3/18/19 11:03 AM Na Grande São Paulo, são apontados como principais responsáveis pela crise hídrica: o desmatamento e a ocupação urbana em áreas de nascentes; as condições inadequadas dos sistemas de tubulação e distribuição da água, o que causa vazamentos frequentes; e o consumo excessivo e o desperdício de água por parte da população, das atividades industriais e agropecuárias e de outros setores. A proteção de áreas de nascentes é fun- damental para a conservação de recursos hídricos, pois é nesses locais que está a fonte de diversos tipos de corpos de água dos quais dependemos para o abastecimento. Depois do fim da crise hídrica histórica em São Paulo (que compreendeu o período de 2014 e 2015, pois a crise hídrica ainda permanece), o índice de perdas de água por meio de vazamentos na rede e fraudes como ligações clandestinas chegou a 31,4%, uma alta de 10% em relação a 2015, quando havia racionamento de água e pressão muito menor na tubulação. Na prática, a cada mil litros de água tratada pela Sabesp (empresa brasileira que detém a concessão dos serviços de saneamento básico no estado de São Paulo), 314 litros se perdem por vazamentos na tubulação antes de chegar aos consumidores ou são furtados, causando prejuízo financeiro. Entre janeiro e setembro de 2016, mais de 600 bilhões de litros de água tratada foram desperdiçados, o que corresponde a mais da metade da capacidade normal (sem contar o volume morto) do Sistema Cantareira. A maior parte das medidas tomadas para evitar a carência de água – como multas para aumento de consumo e descontos para quem consegue economizar – serve apenas para contornar os efeitos imediatos. Obras de captação de água em reservatórios secundários e rios distantes, além de terem altos custos, tendem a adiar a crise, mas não solucionam o problema da falta de água nas grandes cidades. Mesmo assim existem alternativas que podem diminuir, pelo menos parcialmente, essa crise que ainda persiste. É o caso do projeto de PSA na Mata Atlântica, que teve sua implantação iniciada no começo deste século. Desde o início de 2017, a situação do Sistema Cantareira melhorou, mas os cuidados da população não devem parar, assim como a fiscalização das autoridades sobre os desperdícios na produção agrícola e industrial. Em 30 de janeiro de 2017 foi registra- do um volume útil de água quase quatro vezes maior do que no mesmo dia em 2016. O índice é o melhor para o período desde 2012. Represa Jaguari, do Sistema Cantareira, em Joanópolis (SP), em 2017, com nível de água considerado normal. D E L F IM M A R T IN S /P U L S A R I M A G E N S A elevação dos níveis dos reservatórios foi possível graças à grande ocorrência de chuvas na região, que acumulou, no início do mês de janeiro de 2017, 377,5 milímetros de precipitação, enquanto a média histórica para janeiro era de 262,6 milímetros. 851 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 51 3/18/19 11:03 AM Em 2018, as chuvas foram menos intensas e, com a chegada do inverno, período mais seco, observou-se uma diminuição gradativa do volume útil no Sistema Cantareira. Veja na tabela abaixo os índices de maio, junho e julho de 2018. 1o de maio/2018 1o de junho/2018 1o de julho/2018 Índice armazenado 51% 46,2% 43,7% Pluviometria do dia 0% 0% 0,1% Pluviometria acumulada no mês 0% 0% 0,1% Pluviometria média histórica do mês 78,6% 61,1% 46,7% Fonte: Boletim diário das condições dos mananciais divulgado pela Sabesp. Observe na tabela que mês a mês o índice de armazenamento diminui. Até agora, não vimos iniciativas para estimular a população a economizar água, ainda que tudo indique que, num futuro próximo, não passaremos por uma crise hídrica tão grave como a de 2015. O hábito de economizar água e de cuidar dela deveria estar presente sempre, inde- pendentemente das condições do momento. Os dados diários do abastecimento de água podem ser acompanhados para todos os sistemas do estado de São Paulo consultando o site da Sabesp. Disponível em: <http:// www2.sabesp.com.br/mananciais/DivulgacaoSiteSabesp.aspx>. Acesso em: 10 jan. 2019. Em Extrema (MG), uma solução para a crise hídrica O município de Extrema localiza-se na região sul do estado de Minas Gerais, região que abriga várias nascentes e faz parte da bacia hidrográfica dosrios Piracicaba, Capivari e Jundiaí. Desde a década de 1990, vêm sendo desenvolvidos na região programas de conser- vação e recuperação de águas, como o projeto Recuperar e preservar a quantidade e qualidade das águas dos mananciais de consumo e desenvolvimento do médio Sapucaí. Em 2005, foi iniciado o Projeto Conservador das Águas, que inclui a implantação de Áreas de Preservação Permanente (APPs), o estudo socioeconômico dos proprietários rurais, obras de melhorias na infraestrutura rural (como estradas e saneamento rural) e o monitoramento constante da qualidade da água das bacias do projeto. Além disso, proprietários rurais recebem um valor calculado em função da área preservada e do tipo de serviço que eles estabelecem em sua propriedade. O projeto prevê a recuperação gradativa de várias áreas na região de Extrema e os resultados são perceptíveis. Nas áreas onde o projeto já se desenvolve, percebe-se uma recuperação da cobertura vegetal nativa, o que deverá facilitar a conservação de nascentes. Você sabia? O que é uma APP A Área de Preservação Permanente (APP) é uma área protegida que tem a função ambiental de preservar os recursos hídricos e, principalmente, as matas ciliares, o que evita o assoreamento de rios. Além disso, as APPs ajudam a garantir o abastecimento dos lençóis freáticos e a preservar a vida aquática. 852 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 52 3/18/19 11:03 AM Em sua opinião, quais devem ser os critérios ambientais para a escolha de áreas que sejam custeadas pelo PSA? 1 O ciclo hidrológico, ou ciclo da água, é o movimento contínuo da água dos oceanos, dos continentes (superfície, solo e rochas) e da atmosfera. A energia do Sol provoca a evaporação das águas dos oceanos e dos continentes. Na atmosfera, a água forma as nuvens, que, quando carregadas, provocam precipitações, na forma de chuva, granizo, orvalho e neve. Nos continentes, a água precipitada pode seguir diferentes caminhos. A partir da análise do esquema abaixo, que representa o ciclo hidrológico, escreva os caminhos da água precipitada. 2 Considere as formas de captação de água na região em que você mora. De que maneira a conservação e o cui- dado ambientais podem garantir o fornecimento de água? Avalie, na sua região, se esse fornecimento vem sendo feito de maneira adequada. 3 Por meio dos exemplos citados, discuta qual é a relação entre a conservação de áreas de nascentes e de reservatórios e o fornecimento de água a baixo custo para as cidades. Esquema do ciclo hidrológico. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) ATIVIDADE 4 EM CASA Geleiras Precipitação Precipitação Evaporação Mar Degelo Escoamento superficial Infiltração Recarga Fluxo Base Rio Água subterrânea Infiltração Descarga Fluxo água subterrânea Fraturas na rocha Evapotranspiração Infiltração 853 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 53 3/18/19 11:03 AM 1 (UPE) A água é uma condição básica para a vida no planeta Terra. Mantém a biodiversidade e impulsiona os ciclos biogeoquímicos, por exemplo. Como tem, também, importância para a economia dos continentes, ela precisa ser melhor gerenciada. Sobre os problemas referentes aos recursos hídricos em escala global, analise os itens a seguir: 1– Esses problemas podem ser muito bem sintetizados no conjunto de situações que resultam do crescimento populacional, da intensa urbanização e da contaminação de recursos hídricos superficiais e subterrâneos. 2– O aumento da população e a urbanização provocam uma intensa pressão de usos múltiplos dos recursos hídricos e impactos na qualidade da água. 3– A infraestrutura de baixa qualidade ou incompleta ocasiona distribuição ineficiente da água tratada e perdas de boa parte dela. 4– É necessário ampliar, em escala global, a mobilização pública no processo de decisão e desenvolver a capacidade de informação eficiente para melhorar a educação relacionada à água. 5– Todos os processos relativos à água estão inter-relacionados, são de natureza complexa, dinâmicos e demandam conhecimento multidisciplinar. Estão CORRETOS a) apenas 1 e 4. b) apenas 2 e 5. c) apenas 1, 2 e 3. d) apenas 2, 4 e 5. e) 1, 2, 3, 4 e 5. 2 (FGV-SP) Leia atentamente o texto a seguir: As Nações Unidas estimam que, até 2025, dois terços da população mundial sofrerão escassez, mode- rada ou severa, de água. Essa situação tem sido interpretada como resultante da falta física de água doce para o atendimento da demanda das populações da Terra. Entretanto, no plano geral, há água suficiente no mundo (...) para satisfazer as necessidades de todos. De fato, este cenário de escassez significa que, no ano 2025, apenas um terço da humanidade deverá dispor de dinheiro suficiente para pagar o serviço de abastecimento d’água decente, isto é, com regularidade de fornecimento e qualidade garantida da água. REBOUÇAS, Aldo. O ambiente brasileiro: 500 anos de exploração. In: RIBEIRO, Wagner Costa (Org.). Patrimônio Ambiental Brasileiro. São Paulo: Edusp, 2003. p. 206. Considerando os argumentos do texto, é correto afirmar que: a) A “crise da água” resulta do elevado crescimento da população dos países mais pobres. b) A “crise da água” não pode ser enfrentada com as tecnologias disponíveis, por isso tende a se aprofundar. c) No cenário projetado pela ONU, a escassez de água tenderá a se agravar devido à continuidade do processo de urbanização. d) Fatores sociais e econômicos desempenham um papel importante no problema da escassez de água. e) A água é um recurso natural renovável, portanto, a escassez resulta apenas da distribuição desigual desse recurso pela superfície da Terra. 3 (Unifei-MG) À medida que crescem a população e as cidades, ocorre também uma crescente demanda pela água, que é utilizada de diversas formas como, por exemplo, no uso doméstico, nas indústrias, na agricultura e pecuária. Com relação à demanda de água, assinale a alternativa que mostra onde a água é requerida em maior quantidade. a) No uso doméstico, pelas atividades cotidianas como as de limpeza e lazer. b) Na agricultura, principalmente na irrigação de lavouras. c) Na pecuária, na dessedentação (matar a sede) de animais. d) Na indústria, principalmente nos parques industriais para, por exemplo, mover máquinas, resfriar peças e gerar energia. 854 Ensino Fundamental RUMO AO ENSINO MƒDIO ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C12_044a054.indd 54 3/18/19 11:03 AM A D R IA N O G A M B A R IN I/ A C E R V O D O F O T Ó G R A F O Você já deve ter ouvido falar que a destruição das florestas é uma das principais agressões ambientais ao planeta em que vivemos. Estima-se que cerca de um quarto das florestas do mundo já tenha sido completamente destruído, e as florestas que restam estão sob forte ameaça, com altos níveis de desmatamento anual. Neste módulo, vamos estudar as consequências da destruição das florestas para os seres vivos que as habitam. Vamos aprender também como os corredores ecológicos atuam na redução dos danos causados pela fragmentação das florestas. Fotografia aérea da região da Usina Serra Grande em Alagoas, 2015. Observe os limites entre os fragmentos de floresta e as áreas já desmatadas. O CASO DA FRAGMENTAÇÃO FLORESTAL E DOS CORREDORES ECOLÓGICOS Você já deve ter ouvido falar que a destruição das florestas é uma das principais agressões ambientais ao planeta em que vivemos. Estima-se que cerca de um quarto 13 855 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 55 3/18/19 11:13 AM ECOSSISTEMAS, BIOMAS E ÁREAS FLORESTADAS O ecossistema é um dos níveis de organização ecológica. Ele engloba os componen- tes bióticos, representados pelos seres vivos, e os componentes abióticos, representados principalmente pelo relevo, pelo tipo de solo, pela quantidade de chuvas, pelos reser- vatórios de água, pelas variações de temperatura ao longo do ano, pela luminosidade e intensidade do vento. Tão importante quanto sua composição,um ecossis- tema compreende também o conjun- to das relações que são estabelecidas entre os seres vivos e entre eles e o ambiente. Um ecossistema pode ter qualquer tamanho: ele pode ser a água acumulada entre as folhas de uma bromélia ou ser um manguezal, por exemplo. Exemplo de um ecossistema florestal com representação dos seus componentes bióticos e abióticos, assim como de algumas relações entre seus elementos. As setas são alguns exemplos de fluxo de energia no sistema. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) De olho... nos níveis de organização ecológica Em Ecologia, como em muitos ramos da ciência, convencionou-se a criação de níveis de organização para simplificar o entendimento das relações entre os seres vivos e seus ambientes de vida. Eles são, do mais abrangente para o mais específico: • Biosfera – conjunto de todos os ecos- sistemas existentes no planeta Terra. • Ecossistema – conjunto formado pe- los seres vivos (fatores bióticos), os elementos não vivos do ambiente (fa- tores abióticos, como solo, água, ar, etc.) e todas as relações que se esta- belecem entre esses componentes. • Comunidade – conjunto de popu- lações de espécies diferentes que se desenvolvem e interagem em uma mesma região. • População – conjunto de organismos da mesma espécie que habitam uma mesma área. • Organismo – forma individual de vida. Organismo População Comunidade Ecossistema Biosfera Sol Águia Coruja Pica-pau Onça-pintada Borboleta Caititu LibélulaMosca Zooplâncton 856 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 56 3/18/19 11:13 AM Quando vários ecossistemas formam um ambiente mais complexo, regido por fatores climáticos mais amplos, tem-se o que se conhece por bioma. Essa unidade ecológica apresenta características bem definidas e alguns padrões gerais podem ser encontrados no mundo todo. Nos biomas, a parte física do ambiente é muito importante, e seus limites geográficos são mais definidos em comparação aos dos ecossistemas. No Brasil, podemos classificar os principais biomas em: Amazônia, Mata Atlântica, Cerrado, Pantanal, Caatinga e Pampa. O mapa abaixo indica, além dos biomas brasileiros, as áreas desmatadas. Biodiversidade: variedade de formas de vida que podem ser encontradas em um local. Biomas brasileiros Equador 0º 60º O OCEANO ATLÂNTICO OCEANO PACÍFICO Trópico de Capricórnio Floresta Amazônica Mata Atlântica Cerrado Pantanal Caatinga Pampa Área desmatada 370 km0 N S LO Fonte: IBGE. Biomas brasileiros. Disponível em: <https://cnae.ibge.gov.br/en/ component/content/94-7a12/7a12-vamos-conhecer-o-brasil/nosso-territorio/1465- ecossistemas.html?Itemid=101>. Acesso em: 25 fev. 2019. Como a fragmentação afeta as populações da fl oresta remanescente Ecossistemas florestais são parte fundamental de biomas brasileiros como a Mata Atlântica, a Floresta Amazônica e até mesmo o Cerrado. Esses ecossistemas influenciam no clima, filtram o ar, protegem os recursos hídricos, evitam a erosão do solo e abrigam uma das maiores biodiversidades do planeta. Por esse motivo, o desmatamento traz muitos danos ao ambiente natural. Na maioria dos casos, o desmatamento florestal, por exemplo, é parcial, ou seja, alguns trechos da floresta original permanecem. Essas áreas, que podem apresentar tamanhos variados, recebem a denominação de fragmentos florestais, e muitas vezes não têm as características da floresta intacta. biodiversidades Mapa do Brasil com destaque para a distribuição dos biomas. 857 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 57 3/18/19 11:13 AM A f ragmentação florestal é, portanto, um processo por meio do qual um ambiente de floresta perde parte de sua área e passa a ficar dividido em manchas ou fragmentos. As áreas de vegetação podem ser fragmentadas de maneira natural ou por ação do ser humano. A compreensão das modificações que ocorrem nas áreas florestadas após a fragmen- tação está longe de ser completa. Pesquisas sobre o tema e projetos de conservação de fragmentos florestais são de extrema importância, pois estes, muitas vezes, constituem o último refúgio de várias espécies. Os fragmentos ocasionados por processos naturais ou por ações antrópicas podem acarretar isolamento de populações e posterior diferenciação genética de uma espécie preexistente. A fragmentação natural pode ocorrer por alterações climáticas, diferenças no solo, áreas que ficam temporariamente alagadas, entre outros. Já os fragmentos criados por atividades antrópicas podem ocorrer por meio de queimadas ou desmatamentos para conversão de florestas em pastos ou monoculturas, abertura de estradas, construção de barragens para hidrelétricas, entre outros. Fragmentos florestais em meio a plantações de cana-de-açúcar em Canarana (MT), 2018. Além da redução da área total, a fragmentação florestal provoca perda e isolamento de habitat, redução de populações nativas e alteração ou impedimento de migração e de dispersão, tanto de plantas quanto de animais. Espécies de interiores florestais ficam expostas às novas condições externas, tais como alteração de umidade, de lumi- nosidade, de temperatura e de ventos. Efeito de borda Um dos principais problemas enfrentados nos fragmentos é o fenômeno conhecido por efeito de borda. A borda é o limite entre dois ambientes diferentes, como floresta e campo, campo e estrada, floresta e plantação. De maneira geral, a borda é o limite entre floresta e áreas abertas. refúgio de v antrópicas podem monoculturas S E R G IO R A N A L L I/ P U L S A R I M A G E N S habitat dispersão Refúgio: em Ecologia, refúgios são áreas de vegetação nativa que geralmente estão cercadas por áreas modificadas pelo ser humano (como pastos, plantações, estradas e cidades). Esses refúgios servem de abrigo e proteção para a fauna e a flora nativas que sofreram a perda de seu habitat original. Antrópico: relativo à ação do ser humano. Em geral, essa palavra é utilizada para se referir a ações humanas que alteraram o meio ambiente. Monocultura: produção ou cultura de apenas uma especialidade agrícola. As monoculturas se caracterizam por ocupar áreas extensas, como grandes plantações de soja ou de cana-de-açúcar. Habitat: conjunto de componentes bióticos e abióticos de um ecossistema que favorece a sobrevivência e a reprodução de determinada espécie. Em seu habitat, a espécie encontra alimento, abrigo, parceiros para reprodução, entre outros recursos. Dispersão: capacidade de deslocamento de uma espécie, durante sua vida ou durante a fase juvenil, à procura de um novo território. 8 58 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 58 3/18/19 11:13 AM Borda do fragmento Crescimento de plantas tolerantes a maior incidência de luz, maior temperatura, mais ventos e menor umidade. Árvores do interior de florestas, que estão na borda do fragmento, começam a morrer. Árvores mortas caem e criam mais aberturas para o interior do fragmento. A colonização de plantas resistentes aos efeitos de borda continua. Fragmento florestal O efeito de borda ocasiona a alteração da comunidade vegetal e animal que ocorre na região de fronteira entre o fragmento florestal e a matriz (entorno). Isso acontece em função da mudança de condições ambientais tais como iluminação, temperatura, umidade do ar e influência dos ventos. O efeito de borda pode afetar de alguns metros do fragmento a até mais de 400 m para seu interior. Quanto mais distintas forem as formações vegetais do fragmento e da matriz, mais larga é a borda. Os limites dos fragmentos geralmente são expostos a maior iluminação, menor umidade do ar e do solo, maior temperatura do ar e maior intensidade de ventos, o que limita a sobrevivência de vegetação e fauna nessas áreas. As plantas baixas do interior da floresta, por exemplo, estão adaptadas a pouca luz e a altas taxas de umidade. Na borda, onde ocorreintensa influência de ventos laterais, oscilação maior de temperatura e, consequentemente, menor umidade, essas plantas ge- ralmente apresentam diminuição populacional ou até desaparecem. No caso das árvores de grande porte, elas são afetadas também pelas mudanças no solo, além das alterações na incidência de luz e de umidade. A degradação do solo pode dificultar a sustentação dessas plantas e, como a incidência de ventos é maior na borda, essas árvores podem cair, o que reduz ainda mais o tamanho do fragmento. 1 2 3 Ilustração esquemática mostrando o efeito de borda e como, com o tempo, esse efeito pode se intensificar. 1 – Fragmento florestal e sua região de borda. 2 – Por causa das alterações microclimáticas, as árvores que estão na região de borda morrem, e novas espécies aparecem nessa região. Essas espécies podem ser invasoras e se adaptam à região de borda. 3 – As árvores originais do fragmento que estavam na borda morrem e caem. Ao caírem, abrem mais a floresta, movendo a borda do fragmento mais para o interior, deixando outros indivíduos expostos aos efeitos de borda. (Elementos fora de proporção de tamanho e distância entre si. Cores fantasia.) Matriz: em Ecologia, as matrizes são ambientes alterados pelo ser humano – como pasto, agricultura, estradas e cidades –, que dominam uma área e fazem divisa com fragmentos de vegetação nativa, como florestas. matriz 859 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 59 3/18/19 11:13 AM Como nem todas as espécies resistem às mudanças mencionadas, o número de extinções na área é considerável; ou seja, há influência direta na perda de biodiversi- dade. Isso acontece por diversos motivos: as populações dessas espécies já ocorriam em pequeno número; elas necessitavam de um espaço maior; ou ainda porque elas necessitavam de condições ambientais muito específicas, as quais foram alteradas pelas condições da borda. Soma-se a isso o fato de novas plantas, muitas vezes invasoras, iniciarem seu desen- volvimento na borda, tomando, lentamente, o interior do fragmento, e competindo por recursos com a vegetação florestal nativa. As pesquisas com fragmentos florestais têm mostrado que existe uma relação direta entre o formato do fragmento e o impacto do efeito de borda. Quanto menor o tamanho do fragmento ou quanto mais irregular for o contorno dele, maior a área de borda, o que diminui a área preservada do fragmento. A resposta dos animais ao efeito de borda tem se mostrado variável. As populações de pequenos mamíferos terrestres ou de vida arbustiva, como roedores, gambás e cuícas, muitas vezes se aproveitam do crescimento de novas plantas e da migração de novos insetos na região de borda para conseguir alimento, e assim suas populações podem aumentar. No entanto, mamíferos de médio ou grande porte não têm essa “vantagem”. A fragmentação reduz muito seus territórios e torna sua permanência praticamente impossível, uma vez que eles necessitam, geralmente, de maiores áreas para explorar e conseguir alimentos. Além do aparecimento de espécies vegetais invasoras e da diminuição de espécies nativas que não encontram os recursos necessários para sua sobrevivência, os fragmentos de floresta sofrem impactos diretos da ação e da presença humana. Exemplos são a movimentação de veículos, que causam atropelamentos de mamíferos, répteis e aves, o excesso de ruído, que pode afugentar algumas espécies, ou ainda o aumento de substâncias tóxicas, principalmente no caso de matrizes com atividades agrícolas. Por isso, a conservação de áreas fragmentadas é impor- tante para a preservação ambiental. Entre as soluções para os efeitos de borda, podemos citar o estabelecimento de zonas de amortecimento, que são zonas de transição entre o fragmento e as matrizes, o que pode diminuir alguns tipos de impacto, como ruídos e agrotóxicos. Gambá (Didelphis albiventris), pequeno mamífero que pode atingir 40 cm de comprimento sem a cauda. Essa espécie se beneficia do efeito de borda e fragmentação. Apesar de ser uma espécie florestal, apresenta aumento de população em áreas fragmentadas e é comum em ambientes rurais e em áreas residenciais. F A B IO C O L O M B IN I/ A C E R V O D O F O T Ó G R A F O J A IM S IM Õ E S O L IV E IR A /G E T T Y I M A G E S Ocorrência de capim em borda de floresta no cerrado de Furnas (MG), 2012. Esse tipo de vegetação não é característica de floresta e se aproveita da maior exposição de luz para invadir a borda e as clareiras nos fragmentos de floresta. 8 60 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 60 3/18/19 11:13 AM Durante os estudos feitos nas estradas de bordas de matas na região sul de Minas Gerais, foi observada uma queda populacional de várias espécies de animais. Diversas causas e explicações foram levantadas e, para cada situação, podemos pensar em processos e em resultados diferentes. Leia as duas situações abaixo e responda às perguntas. Situação 1 Uma das observações foi a diminuição de espécies de mamíferos arborícolas, o oposto do que ocorreu com os mamíferos de solo. A diminuição aconteceu apesar do aparecimento de novas árvores na borda da mata. Situação 2 No mesmo estudo, percebeu-se a diminuição de répteis nas áreas, principalmente de serpentes predadoras de pequenos mamíferos terrestres. a) Com base na situação 1, elabore uma hipótese que possa explicar a diminuição da presença de mamíferos arborícolas. b) Baseando-se na situação 2, qual fator provavelmente deve ser o responsável pela diminuição de populações desses répteis? Nota: os répteis costumam ir ao asfalto à noite, pois ele retém o calor, possibilitando o aqueci- mento dos animais. c) Com base nas situações 1 e 2, formule uma hipótese para o aumento de espécies de pequenos mamíferos de solo. ATIVIDADE 1 861 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 61 3/18/19 11:13 AM UM EXEMPLO REAL DE FRAGMENTAÇÃO O Brasil é reconhecido mundialmente como um país megadiverso (ou seja, de grande biodiversidade), pois abriga cerca de 20% do total de espécies do planeta. Muitas espé- cies que se desenvolvem no país são consideradas endêmicas, ou seja, ocorrem somente aqui. Muito embora seja evidente a importância da biodiversidade, sua conservação vem sendo extremamente afetada pelas ações humanas e atualmente esse é um dos proble- mas mundialmente mais expressivos. Dentre as ameaças conhecidas à conservação dessa biodiversidade, a fragmentação florestal produzida por atividades antrópicas é uma das mais preocupantes. Como dito anteriormente, a fragmentação resultante da atividade humana é proveniente, principalmente, da ocupação acentuada do solo para atividades agropecuárias (como as monoculturas e pastos), exploração excessiva de matérias-primas, construção de barragens e rodovias, poluição e queimadas. Vamos observar um exemplo real dessa problemática. O Parque Estadual do Cerrado (PEC), localizado entre os municípios de Jaguariaíva e Sengés, no Paraná, perto da divisa com São Paulo, é uma das últimas áreas de reserva de Cerrado na região. O parque, mesmo com sua área recentemente expandida, tem cerca de 1 830 hectares (18,3 km2) e está próximo de outros pequenos fragmentos de vegetação nativa. Mapa do estado do Paraná Trópico de Capricórnio OCEANO ATLÂNTICO 50° O SÃO PAULO SANTA CATARINA PARANÁ Jaguariaíva Parque Estadual do Cerrado 55 km0 N S LO 17 km0 N S LO Um estudo sobre a ocorrência de mamíferos carnívoros na região apontou que eles explo- ram intensamente essa área, uma vez que restam poucos fragmentos de Cerrado preservados. A movimentação entre os fragmentos é feita pelos corredores formados pelos rios Santo Antônio e Jaguariaíva ou por plantações e reflorestamentos. Em 2001 e 2002, um levantamento feito por biólogos da Universidade Federal do Paraná encontrou cerca de 10 espécies de carnívoros na região,com destaque para o lobo-guará (Chrysocyon brachyurus), a jaguatirica (Leopardus pardalis) e a onça-parda (Puma concolor). Esses animais necessitam de uma área grande de exploração para caçar e usam, em conjunto, todas as áreas do parque. Em busca de mais recursos, acabam saindo das áreas de reserva. Os pesquisadores observaram duas situações interessantes. Mapa do estado do Paraná com destaque para a região de Jaguariaíva. Fonte: Ministério Público do Paraná. Comarca – Jaguariaíva. Disponível em: <http://www.planejamento. mppr.mp.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=2117>. Acesso em: 25 fev. 2019. 862 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 62 3/18/19 11:13 AM Uma delas é que os três grandes predadores raramente caçam nas mesmas áreas, apesar de terem dietas parcialmente semelhantes, constituídas por pequenos mamíferos e aves. As onças-pardas foram registradas usando mais as matas ciliares dos rios Santo Antônio e Jaguariaíva. Os lobos-guarás tendem a se aproximar mais das áreas ocupadas pelos seres humanos. Além dos hábitos de cada espécie, a hipótese baseia-se no comportamento de “evitar o encontro” que pode resultar em conflito e em competição pelo alimento. Outra conclusão dessa pesquisa é que a biodiversidade na reserva vem diminuindo nos últimos vinte anos. Segundo os pesquisadores, isso pode ser resultado do confinamento dentro do parque, além de caça e destruição dos fragmentos remanescentes. O fato de não haver continuidade entre as áreas preservadas obriga a permanência dos seres vivos nos poucos fragmentos de Cerrado que restaram. Isso leva a uma “superexploração” dos recursos de alimentos da área. Uma das mais preocupantes consequências da fragmentação das florestas é o impe- dimento da migração natural entre as populações que habitam cada fragmento. Uma população isolada acaba tendo aumento no índice de cruzamentos de indivíduos com alto grau de parentesco familiar, o que é conhecido como endocruzamento. O endo- cruzamento favorece o compartilhamento de características parecidas ou idênticas, ou seja, diminui a variabilidade genética. A variabilidade genética de uma população é a diferença na composição do material genético que os indivíduos têm entre si, o que geralmente se revela na diversidade das características fenotípicas do grupo. Quanto maior a variabilidade da população, é mais provável que a espécie consiga persistir e sobreviver a eventuais mudanças ambientais. Em geral, populações grandes, por terem mais indivíduos, tendem a ter maior variabilidade genética. Um exemplo de variabilidade genética pode ser percebido na variação da cor e da forma dos cabelos da população humana. Essas características hereditárias resultam da combinação do material genético dos gametas, que originam um novo indivíduo. Outro exemplo é a diferença na coloração das asas de uma espécie de joaninha (Labidomera suturella). Variabilidade genética observada na variedade de coloração de asas em uma espécie de joaninha (Harmonia axyridis). De olho... na variabilidade genŽtica N A T U R E /F O T O A R E N A 863 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 63 3/18/19 11:13 AM S H U T T E R S T O C K / A N A N K A E W K H A M M U L S H U T T E R S T O C K / P H O T O C E C H C Z G EO FF RE Y KU CH ER A/S HU TTER STOCK A perda da variabilidade genética da população tem duas consequências imediatas: a possibilidade do aparecimento de doenças e mutações genéticas raras, que podem se tornar comuns; e a homogeneização das características. A seleção natural atua eliminando ou preservando características em uma população variada. Se determinada característica não for vantajosa, será selecionada negativamente, ou seja, os indivíduos portadores dessas características não deixarão descendentes. Em uma população pequena, que tende a ser mais homogênea, a morte de indivíduos como consequência de determinada caracte- rística pode representar a extinção de toda a população de uma espécie, contribuindo para a perda da biodiversidade. Como a diminuição de biodiversidade inclui várias presas desses carnívoros, como o cateto, a conclusão é que, em pouco tempo, os maiores carnívoros deverão desaparecer dessas áreas. A proposta dos pesquisadores para evitar a ocorrência desse fenômeno está no aumento da área do parque, no estímulo da implantação de áreas de preservação particulares e na implantação de novos corredores entre as áreas. Vamos aprofundar a noção de corredores ecológicos no tópico a seguir. A B C Lobo-guará (Chrysocyon brachyurus, em A), jaguatirica (Leopardus pardalis, em B) e onça-parda (Puma concolor, em C). 8 64 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 64 3/18/19 11:13 AM OS CORREDORES ECOLÓGICOS Uma das formas de tentar diminuir a perda da variabilidade genética em fragmentos isolados é a implantação de corredores ecológicos entre as áreas. Os corredores ecoló- gicos, também conhecidos como corredores de biodiversidade, são faixas de vegetação de grande extensão, semelhantes aos ecossistemas naturais, que unem fragmentos flo- restais isolados. A formação desses corredores tem como objetivo minimizar as ameaças geradas pela fragmentação florestal, conectando áreas anteriormente isoladas e servindo de local de deslocamento ou habitat para algumas espécies. A função dos corredores pode ser diferente para organismos diversos. Quando assume papel de habitat, o corredor oferece tudo de que a espécie necessita para se estabelecer e sobreviver. Já na função de deslocamento, o corredor atua como via para as espécies transitarem de um fragmento ao outro, proporcionando, assim, a dispersão de sementes e, principalmente, o fluxo gênico. Isso garante a manutenção da variabilidade genética. fluxo gênico. E S T A D Ì O C O N T E ò D O Fluxo gênico: migração de genes entre uma população e outra, levados pelos indivíduos que se deslocam por esse corredor e acasalam posteriormente. Exemplo de corredor ecológico em Sinop (MT), 2015. Na imagem é possível ver um corredor ecológico ligando fragmentos florestais. 865 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 65 3/18/19 11:13 AM Existe uma relação entre os tamanhos das áreas preservadas e sua borda, de maneira que fragmentos com áreas seme- lhantes podem apresentar problemas diferentes em função do tamanho de suas bordas. Observando as duas situações representadas a seguir, aponte em qual dos fragmentos espera-se encontrar maior pre- juízo ambiental em função do efeito de borda em cada situação. Discuta a sua resposta com os colegas. Situação I 1 fragmento de 1 km por 1 km (1 km2) 4 fragmentos totalizando uma área de 1 km2 Área cinza 5 efeito de borda em cada fragmento Área vermelha 5 estrada hipotética que separou a área em 4 fragmentos distintos Área verde 5 interior do fragmento florestal Situação II Fragmento 1 (2 km por 0,5 km) Fragmento 2 (1 km por 1 km) Área cinza 5 efeito de borda Área 1 km2 Área 1 km2 Área verde 5 interior do fragmento florestal ATIVIDADE 2 8 66 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 66 3/18/19 11:13 AM Defi nições ofi ciais dos componentes dos corredores ecológicos Os corredores ecológicos são considerados uma das estratégias de conservação da biodiversidade mais promissoras em todo o mundo, pois podem aumentar a chance de sobrevivência de populações de diferentes espécies e a recolonização de áreas ante- riormente degradadas. Eles são criados através de estudos sobre o ecossistema em que serão inseridos, área de vida dos organismos (área necessária para o suprimento de suas necessidades vitais e reprodutivas), fluxo e distribuição de espécies vegetais e animais daquele ambiente, entre outros. Para se tornar oficiais, após os estudos realizados, pre- cisam ser reconhecidos pelo Ministério do Meio Ambiente (MMA). Desde a década de 1990, o Ministério do Meio Ambientedesenvolve o Projeto Cor- redores Ecológicos, que tem como objetivos: [...] • Reduzir a fragmentação mantendo ou restaurando a conectividade da paisagem e facilitando o fluxo genético entre as populações. • Planejar a paisagem, integrando unidades de conservação, buscando conectá-las e, assim, promovendo a construção de corredores ecológicos na Mata Atlântica e a con- servação daqueles já existentes na Amazônia. • Demonstrar a efetiva viabilidade dos corredores ecológicos como uma ferramenta para a conservação da biodiversidade na Amazônia e Mata Atlântica. [...] Fonte: Ministério do Meio Ambiente. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/areas-protegidas/programas-e-projetos/ projeto-corredores-ecologicos.html>. Acesso em: 12 dez. 2018. Os corredores são regulamentados pela lei 9 985/2000, que institui o Sistema Nacional de Unidades de Conservação (SNUC). Atualmente existem seis corredores reconhecidos: C orredor Capivara-Confusões Portaria no 76 de 11 de março de 2005 Corredor Ecológico da Caatinga Portaria no 131 de 4 de maio de 2006 Corredor Ecológico Santa Maria Portaria no 137 de 9 de outubro de 2001 (Ibama) Corredor Ecológico Chapecó Decreto Estadual (SC) no 2 957/2010 Corredor Ecológico Timbó Decreto Estadual (SC) no 2 956/2010 Corredor Ecológico da Quarta Colônia Portaria no 143/2014 (RS) Fonte: Ministério do Meio Ambiente. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/areas-protegidas/instrumentos-de-gestao/ corredores-ecologicos#via-minist%C3%A9rio-do-meio-ambiente>. Acesso em: 25 fev. 2019. 867 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 67 3/18/19 11:13 AM De olho... em áreas de preservação [...] Unidades de Conservação (UCs) são espaços territoriais e seus componentes abran- gem as águas jurisdicionais, com características naturais relevantes, legalmente instituídas pelo poder público, com objetivos de preservação/conservação e limites definidos, sob regime especial de administração, ao qual se aplicam garantias adequadas de proteção. As unidades de conservação podem ser de uso indireto quando não envolvem consu- mo, coleta, dano ou destruição dos recursos naturais e de uso direto quando envolvem o uso comercial ou não dos recursos naturais, como definidas no Sistema Nacional de Unidades de Conservação (Snuc). Terras indígenas (TI), assim como as UCs, são áreas protegidas legalmente pela Constituição, definidas como bens da União, inalienáveis e indisponíveis, destinadas à posse e ao usufruto exclusivo dos índios que as ocupam, constituindo-se espaços privilegiados para a conservação da diversidade biológica. Áreas de interstício são aquelas situadas entre as UCs e áreas indígenas, podendo pertencer ao domínio público ou privado. Nesse contexto enquadram-se as demais áreas protegidas, tais como as áreas de preservação permanente, reservas legais, reservas particulares de patrimônio natural e áreas não protegidas. [...] Fonte: Ministério do Meio Ambiente. Projeto corredores ecológicos. Disponível em: <http://www.mma. gov.br/areas-protegidas/programas-e-projetos/projeto-corredores-ecologicos/ conceitos?tmpl=component&print=1>. Acesso em: 25 fev. 2019. Observe as Unidades de Conservação no Brasil e os biomas em que se encontram. Unidades de Conservação – Brasil, junho de 2017 Equador 0º 60º O OCEANO ATLÂNTICO Trópico de Capricórnio Floresta Amazônica Mata Atlântica Biomas Unidades de Conservação Cerrado Pantanal Caatinga Massa de água continental Massa de água costeira (mar territorial) Massa de água costeira (zona contígua) Pampa 440 km0 N S LO Fonte: INPA. Programa de pesquisa em biodiversidade. Disponível em: <https://ppbio.inpa.gov.br/Mapas/UCs/Todas>. Acesso em: 25 fev. 2019. 868 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 68 3/18/19 11:14 AM 1 Como a variabilidade genética pode ser garantida com a implantação dos corredores ecológicos? 2 (Fuvest-SP) A partir do início dos anos 2000, o governo brasileiro começa a lançar mão de uma nova estratégia de proteção ambiental no território nacional da qual resultou a delimitação das áreas a serem conservadas, representadas no mapa abaixo. Corredores ecológicos no Brasil 0° Norte da Amazônia Central da Amazônia Central da Mata Atlântica Serra do Mar Ocidental da Amazônia Leste da Amazônia dos Ecótonos Sul-Amazônicos 445 km0 a) Indique dois objetivos da criação de corredores ecológicos. Explique-os. b) Identifique duas ameaças à proteção ambiental no corredor Leste da Amazônia. Explique-as. ATIVIDADE 3 869 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 69 3/18/19 11:14 AM EM CASA 1 As plantas apresentam preferências por quantidades diferentes de luz e água. Nas florestas, temos plantas que preferem ambientes com pouca luz e que ocupam áreas úmidas. No entanto, há plantas que apreciam grande quantidade de luz e aquelas que toleram a ação direta do sol. Com base nessas informações, pesquise e produza um pequeno texto que explique como a fragmentação e o efeito de borda podem modificar a ocorrência dos tipos de planta de uma área alterada. 2 O projeto apresentado pelo Ministério do Meio Ambiente para a implementação de corredores ecológicos con- templa basicamente dois ambientes florestais brasileiros: a Mata Atlântica e a Floresta Amazônica, englobando vários tipos de áreas de conservação. No entanto, um dos biomas mais ameaçados no Brasil é o Cerrado. a) Quais são as principais atividades responsáveis pela destruição do Cerrado? b) Como deveriam ser estabelecidos os corredores ecológicos nesse ambiente? 3 (UFMG) Analise esta figura: Atalho para a biodiversidade: corredor ecológico de 800 km interligará parques do Centro-Oeste do Brasil Considerando-se a implantação de corredores ecológicos, é INCORRETO afirmar que: a) os parques, na falta desses corredores, constituem ilhas isoladas de ampliação da biodiversidade e de formação de novas espécies. b) esse tipo de ligação permite o fluxo gênico entre indivíduos da mesma espécie e a manutenção de seus ciclos biológicos. c) alguns animais favorecidos, nas regiões assim interligadas, são a onça-pintada, o lobo-guará, a ema e o veado-campeiro. d) os animais e plantas dependentes desses corredores são espécies sensíveis a ambientes alterados. R E P R O D U ‚ Ì O /U F M G , 2 0 0 3 870 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 70 3/18/19 11:14 AM 1 (Unama-PA) Leia o texto abaixo para responder esta questão. Segundo a reportagem de Marco Túlio Pires e Elida Oliveira sobre a perda de habitat deve acelerar extinção na Amazônia. O desmatamento é uma bomba-relógio para o futuro dos animais vertebrados da Amazônia, de acordo com uma pesquisa publicada na revista Science. Pesquisadores da Universi- dade Rockfeller, nos Estados Unidos, e do Imperial College London, da Inglaterra, criaram um método que prevê o impacto da perda de habitat para espécies de mamíferos, anfíbios e aves. Como resultado, os cientistas conseguiram apontar quantos animais podem desaparecer em cada área, conforme o avanço do desmatamento. Quando uma espécie desaparece de uma localidade, ela ainda pode se refugiar em outro local, mas a biodiversidade já estará comprometida. Caso a espécie tenha somente aquela região por área de vida, sua extinção já pode ser esperada. Isso cria o que os pesquisadores chamam de “débito de extinção”. Essa “dívida” ocorre quando as espécies de plantas e animais perdem seu habitat, mas não desaparecem. A extinção da espécie às vezes leva várias gerações, mesmo após a perda de seu ambiente natural. (Adaptado http://veja.abril.com.br/noticia/ciencia/perda-de-habitat-deve-acelerar-extincao-na-amazonia. Acesso: 12/04/2014). O desmatamento nos ecossistemas naturais, a exemplo da Amazônia, como menciona o texto acima, tem interferido nos habitats naturais de várias espécies. Em relação às consequências do desmatamento, é correto afirmar que: a) A expansão das terrascultivadas e o crescimento das cidades têm causado somente impactos na vida florís- tica, pois se desmatam as florestas para que as terras sejam utilizadas para a agricultura. b) O desmatamento é uma bomba-relógio para os animais vertebrados da Amazônia, mas estes podem futura- mente buscar outros habitats diferentes que não irá afetar a biodiversidade. c) O desmatamento tem interferido nos habitats naturais, alterando o equilíbrio dos ecossistemas, além de levar “comunidades de espécies” à extinção. d) Com a retirada da cobertura vegetal, o solo fica desprotegido, perdendo suas camadas férteis e seus minerais levados pelas chuvas, deixando-o mais produtivo. 2 (Acafe-SC) Uma das aves mais raras do mundo foi “redescoberta” no Cerrado de Minas Gerais Pesquisadores brasileiros encontraram, em Minas Gerais, a rolinha-do-planalto (Columbina cyano- pis), espécie com ocorrência registrada, pela última vez, em 1941 e considerada extinta por especialistas; segundo autores, o achado demonstra a importância do licenciamento ambiental. Espécie exclusiva do Brasil, a rolinha-do-planalto apresenta olhos azuis claros e manchas azuis escuras nas asas, que se des- tacam da plumagem, predominantemente, castanho-avermelhada. Descoberta em 1823, a ave só foi vista novamente em 1904 e, depois, em 1941. Desde então sua presença nunca mais foi registrada. Fonte: O Estadão, 21/05/2016. Disponível em: http://ciencia.estadao.com.br Assim, é correto afirmar, exceto: a) Muitos são os fatores antrópicos que levam à extinção das espécies, como por exemplo, o tráfico de animais, o desmatamento, as queimadas, a caça predatória, as atividades agrícolas, o avanço da pecuária e a poluição, dentre outros. b) O processo de extinção está relacionado exclusivamente à antropização, o que leva ao desaparecimento de espécies ou grupos de espécies em um determinado ambiente ou ecossistema. RUMO AO ENSINO MÉDIO 871 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 71 3/18/19 11:14 AM c) O Cerrado é o segundo maior bioma da América do Sul, considerado como um dos hotspots mundiais de bio- diversidade. Na flora, encontramos presença de árvores de galhos tortuosos e de pequeno porte. Sua fauna é composta por anta, cervo, onça-pintada, suçuarana, tatu-canastra, lobo-guará, lontra, tamanduá-bandeira, gambá e capivara, entre outros. d) Os sistemas agropastoris e o extrativismo predatório e pouco sustentável podem levar à fragmentação de um ecossistema. Essa fragmentação poderá provocar a diminuição do número de indivíduos e a população remanescente passar a ter um tamanho menor que o mínimo adequado. Isso poderá acarretar o aumento da homozigosidade e diminuição da heterozigosidade populacional, favorecendo a perda de variação genética e a extinção da espécie. 3 (UFPI) O ritmo acelerado de ações antrópicas nas extinções de espécies provoca sérias preocupações acerca do futuro da diversidade biológica na Terra. A conservação da biodiversidade não é apenas uma questão científica ou econômica, mas levanta uma série de preocupações morais e éticas que a definem. A maioria das atividades humanas que tem causado a extinção de espécies animais e vegetais não é nova, e não se sabe quantas espé- cies serão extintas durante os próximos 100 anos, todavia, medidas mais severas devem ser tomadas. Analise as proposições abaixo sobre os processos de extinção, como verdadeiras, se totalmente corretas, ou como falsas, em seguida, marque a alternativa correta: I. A destruição e fragmentação do habitat são importantes causas de extinção de espécies atualmente, mas a sobre-exploração, a qual historicamente resultou em muitas extinções provocadas pelo homem, ainda é uma importante causa de extinção. II. As espécies mais comuns não correm riscos de extinção, diferentemente das espécies raras, que são mais vulneráveis e, portanto, encontram-se mais ameaçadas de extinção. III. Predadores, competidores e doenças exóticas introduzidas pelo homem são importantes causas de extinção. IV. A melhor maneira para manter populações é estabelecer áreas nas quais as espécies e seus habitats sejam protegidos. Regiões com alto índice de riqueza de espécies e de endemismo não são consideradas áreas com alta prioridade para parques e reservas. A sequência correta é: a) V, F, F, V. b) V, F, V, V. c) F, V, F, V. d) F, F, V, V. e) V, F, V, F. Anotações 872 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C13_055a072.indd 72 3/18/19 11:14 AM O CASO DOS LEBISTES E A SELEÇÃO NATURAL14 Ao longo do tempo, uma população de seres vivos pode passar por modificações corporais e comportamentais que têm a possibilidade de se estabelecer na espécie através das gerações e fixar-se como característica permanente do grupo. Neste Módulo, estudaremos alguns dos mecanismos por meio dos quais a evolução biológica – isto é, mudanças na espécie ao longo das gerações – ocorre. Esses mecanis- mos podem envolver, por exemplo, pressões ambientais, reprodutivas ou até processos artificiais. Estudaremos também um pouco da teoria que norteia o estudo da evolução dos seres vivos. Esse estudo será ampliado nos Módulos 15 e 16. Lebiste (Poecilia reticulata). O peixe com a cauda colorida é o macho, que tem em média 3,5 cm de comprimento. A fêmea tem um padrão de coloração do corpo mais discreto, e mede cerca de 5 cm de comprimento. Lebistes apresentam dimorfismo sexual. A TEORIA DA SELEÇÃO NATURAL A teoria da seleção natural foi elaborada pelo naturalista inglês Charles Darwin (1809- -1882), como resultado de estudos e observações feitas em sua viagem pelo mundo a bordo do navio H. M. S. Beagle. Durante essa viagem, Darwin coletou fósseis e seres vivos de diversas espécies que habitaram ou habitam diferentes regiões do mundo. Após analisar os dados coletados, Darwin percebeu que os seres vivos sofrem modi- ficações ao longo do tempo, e que estas se acumulam ao longo das gerações. Segundo a teoria elaborada por Darwin, esse processo se daria da seguinte maneira: as condições do ambiente geram desafios à sobrevivência dos seres vivos que, por sua vez, têm algumas características individuais que podem variar dentro da população. Essas variações podem conferir ao indivíduo alguma vantagem para a sua sobrevivência A LA M Y /F O T O A R E N A 873 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 73 3/18/19 11:13 AM (Darwin chamou de adaptação) em relação ao indivíduo que não a tem, aumentando suas chances de se reproduzir. Assim, essas características, selecionadas naturalmente, são transmitidas às gerações seguintes (ou seja, são hereditárias). Darwin deu a esse mecanismo o nome de seleção natural. A teoria da seleção natural foi publicada pelo próprio Darwin na obra intitulada A origem das espécies, de 1859. Com o conhecimento científico que se tinha na época, Darwin não conseguia explicar os mecanismos que produzem as variações que existem entre os indivíduos de uma mesma população, nem como ocorria a transmissão de características ao longo das gerações. Esses conhecimentos foram trazidos pelo avanço dos estudos da Genética, como os realizados por Mendel, e incorporados à teoria da seleção natural, resultando em uma nova teoria chamada de teoria sintética da evolução, também conhecida como neodarwinismo. A principal contribuição da Genética foi explicar as variações existentes entre os in- divíduos e como essas variações são transmitidas para as gerações seguintes. O conhecimento sobre a natureza do material genético (DNA) explicou o que são as mutações: uma alteração na sequência de informações do DNA. A mutação é a “matéria- -prima” para o surgimento de novidades. Os fatores que Mendel previu são os genes, que estudamos no Módulo 3. A repro- dução sexuada possibilita que novas combinações de genes sejam formadas, o que pro- duz diferenças entre os indivíduos, chamadas de variabilidade. Algumas dessas novas combinações podem conferir algum tipo de vantagemadaptativa aos indivíduos que as têm, aumentando suas chances de sobrevivência e de reprodução. Essas características serão passadas, então, às próximas gerações. Cabe destacar que a vantagem adaptativa depende do meio e do contexto em que o organismo vive. OS LEBISTES EM AMBIENTES NATURAIS O lebiste (Poecilia reticulata), também conhecido como barrigudinho ou, entre os aquaristas, como guppy, é uma das espécies mais populares entre os criadores de peixes ornamentais. São onívoros, vivíparos e têm fecundação interna. As espécies selvagens apresentam pouca ou nenhuma coloração chamativa, espe- cialmente onde há muitos predadores. Na natureza, os lebistes podem ser encontrados em corpos de água doce, como rios e lagos, incluindo águas poluídas e com pouco oxigênio. Sua distribuição geográfica natural é ampla, ocorrendo desde as ilhas do Ca- ribe próximas à América do Sul até a Amazônia, nos estados de Roraima, Pará e Ama- pá. Porém, essa distribuição foi expandida pela ação humana por duas vias principais: quando o lebiste foi introduzido em diversas bacias hidrográficas para controlar larvas de mosquitos transmissores de doenças; e por descuido de aquarofilistas que descartam os alevinos (nome dado ao peixe logo após o nascimento) na natureza, sem saber que estão causando desequilíbrio ambiental. teoria sintética da evolução, neodarwinismo O controle biológico é um recurso usado por seres humanos para conter populações de animais ou plantas que são considerados pragas e, como tal, podem causar prejuízos sociais, econômicos e ambientais. Esse recurso emprega predadores, parasitas ou a disseminação de doenças para combater a praga. A principal medida de combate a doenças transmitidas por mosquitos é impedir que suas larvas – organismos aquáticos – se desenvolvam. A dengue, a febre amarela e a malária são exemplos dessas doenças. De olho... no controle biológico Teoria sintética da evolução ou neodarwinismo: é a teoria da seleção natural de Darwin com a incorporação de conceitos ligados à Genética que explicam como a variabilidade ocorria na população. 8 74 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 74 3/18/19 11:13 AM OS LEBISTES COMO MODELO PARA O ESTUDO DA EVOLUÇÃO Em 2009, uma equipe de pesquisadores estadunidenses realizou um estudo po- pulacional com lebistes em uma ilha do Caribe, Trinidad, da República de Trinidad e Tobago. Mapa da América Central, evidenciando a ilha de Trinidad e Tobago Belmopán BELIZE GUATEMALA San Salvador EL SALVADOR Tegucigalpa HONDURAS NICARÁGUA Manágua COSTA RICA São José PANAMÁ Cidade do Panamá Havana CUBA Nassau BAHAMAS Ilhas Turks e Caicos (RUN) REPÚBLICA DOMINICANA São Domingo Porto Príncipe HAITI Kingston JAMAICA Porto Rico (EUA) San Juan St. John’s ANTÍGUA E BARBUDA I. Guadalupe (FRA) Basseterre SÃO CRISTÓVÃO E NÉVIS Roseau DOMINICA I. Montserrat (RUN) I. Martinica (FRA) Ilhas Virgens (EUA) Ilhas Virgens (RUN) I. Anguilla (RUN) I. San Martin (FRA) Castries SANTA LÚCIA Bridgetown BARBADOS Kingstown SÃO VICENTE E GRANADINAS St. George’s GRANADA Port of Spain I. Curaçao (PBS) Antilhas Holandesas (PBS) I. Bonaire (PBS) I. Aruba (PBS) Ilhas Cayman (RUN) P e q u e n a s A n t i l h a s G r a n d e s A n t i l h a s Cidade da Guatemala Lago de Nicarágua Canal do Panamá TRINIDAD E TOBAGO Golfo do México 75º O OCEANO ATLÂNTICO OCEANO PACÍFICO Mar das Antilhas (Mar do Caribe) Trópico de Câncer AMÉRICA DO NORTE AMÉRICA DO NORTE AMÉRICA DO SUL250 km0 N S LO F o n te : A tl a s G e o g rá fi c o S a ra iv a . 4 . e d . S ã o P a u lo , 2 0 1 3 . p . 1 0 2 . 875 B io lo g ia Mapa mostrando a localização da ilha de Trinidad e Tobago. Estudos anteriores já haviam demonstrado que, em locais onde havia muitos preda- dores, os lebistes tendiam a ter tamanho do corpo menor do que em locais onde havia baixa taxa de predação. Isso porque os predadores exerciam pressão seletiva sobre os lebistes, de modo que eram selecionados (sobreviviam em maior quantidade) apenas aqueles que atingiam maturidade sexual em um estágio mais jovem do desenvolvimento (portanto, de menor tamanho). Essa característica, por sua vez, era transmitida para as novas gerações. Os pesquisadores buscaram, então, verificar se esse padrão se repetiria caso as populações fossem deslocadas e submetidas a diferentes pressões seletivas do ambiente. Para isso, analisaram populações que foram introduzidas em uma bacia hidrográfica onde não havia registros de ocorrência de lebistes. Essas populações foram retiradas de um ambiente com alta taxa de predação e deslocadas para um riacho na região acima de uma cachoeira, onde a taxa de predação de lebistes era baixa. Eles acabaram ocupando também o riacho abaixo da cachoeira, onde havia um grande número de predadores naturais. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 75 3/18/19 11:13 AM Durante oito anos (correspondentes a cerca de 26 gerações de lebistes), os pesqui- sadores acompanharam as duas populações, coletando periodicamente amostras de indivíduos e medindo-os. Eles constataram que os indivíduos na parte alta do riacho tinham tamanho corpóreo, em média, 14% maior do que a população na parte baixa. Além disso, também atingiam a maturidade sexual mais tardiamente que os indivíduos do riacho com alta taxa de predação. O resultado desse estudo mostrou a ação da seleção natural sobre duas populações de lebistes em menos de dez anos. No riacho abaixo da cachoeira, onde a taxa de pre- dação era alta, manteve-se a pressão que selecionava apenas lebistes que conseguiam reproduzir-se prematuramente, resultando em lebistes menores. Já no riacho alto, onde havia poucos predadores, prevaleceram os lebistes maiores, que tinham mais vantagens na competição por recursos naturais, e que chegavam à idade reprodutiva mais tardiamente. Ao menos uma conclusão pode ser destacada desse experimento: a seleção natural pode explicar as diferenças encontradas entre populações de uma mesma espécie que estão sobre pressões seletivas diferentes (lebistes maiores e com maturação sexual tardia 3 lebistes me- nores e com maturação sexual precoce). Tal conclusão indica, ainda, que a seleção natural é um mecanismo que pode explicar o surgimento de novas espécies, com origem inicial em duas populações que acumulam muitas diferenças entre si ao longo do tempo, configurando, assim, mudanças evolutivas mais expressivas. Representação esquemática dos locais onde foram introduzidos os lebistes para estudo. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) ATIVIDADE 1 1 No caso dos lebistes, qual é o principal fator ambiental que atua na seleção dos indivíduos? Riacho alto: baixas taxas de predação. Riacho baixo: altas taxas de predação. 8 76 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 76 3/18/19 11:13 AM 2 É correto afi rmar que os predadores provocaram a diminuição do tamanho dos lebistes? Justifi que sua resposta. ATIVIDADE 2 O caracol da foto a seguir (do gênero Tegula) é comum no litoral da Califórnia, sendo que algumas espécies vivem so- mente em águas profundas e outras muito acima, na costa. No sul daquele estado americano, esses caracóis vivem na costa, enquanto no norte da Califórnia eles vivem em águas profundas. Sabendo que existem mais predadores, como polvos, estrelas-do-mar e caranguejos, no sul do que no norte da Califórnia, como se explica essa distribuição diferente dos caracóis do norte e do sul da Califórnia? N A N C Y N E H R IN G /G E T T Y I M A G E S Indivíduos da espécie Tegula funebralis, que medem cerca de 2,5 cm. OUTROS EXEMPLOS DE SELEÇÃO Um exemplo de seleção sexual: a beleza oculta das aves Em alguns casos, no reino animal, um tipo especial de seleção natural é respon- sável por determinar as características que serão mantidas ou eliminadas. Trata-se da seleção sexual, processoem que um animal seleciona seu parceiro sexual de acordo com a presença de uma ou algumas características. Um exemplo bastante conhecido é o do pavão (Pavo cristatus). Essa espécie apresenta dimorfismo sexual, assim como os lebistes. No caso dos pavões, os machos são coloridos e as penas de sua cauda são exuberantes, enquanto as fêmeas têm coloração discreta seleção sexual, 877 B io lo g ia Seleção sexual: ocorre, em geral, em paralelo à seleção natural. Praticamente todas as espécies animais têm estratégias reprodutivas, usadas na competição por parceiros sexuais, que não diferem muito das estratégias de sobrevivência e luta por recursos naturais. Agem de forma similar, garantindo ao indivíduo maior ou menor sucesso competitivo na dinâmica de sua população. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 77 3/18/19 11:13 AM ATIVIDADE 3 e as penas da cauda são como as demais penas do corpo. Em geral, após um ritual de acasalamento no qual os machos apresentam suas caudas, as fêmeas dão preferência àquele que tem a maior cauda. Na natureza, machos de lebiste apresentam metade do tamanho das fêmeas e nadadeira caudal longa e pouco colorida. As fêmeas, muito maiores, apresentam coloração monótona. Em aquários, entretanto, é possível selecionar machos com caudas bem coloridas, que seriam predados em condições naturais. As fêmeas selvagens, quando colocadas com m achos tanto selvagens quanto domesticados (chamados guppy), preferem os machos guppy, por serem mais coloridos do que os machos selvagens. Explique como o dimorfi smo sexual (diferenças externas marcantes entre machos e fêmeas) é favorável à perpetuação das espécies. S E K S O N T H IP P A N Y A /S H U T T E R S T O C K 8 78 Ensino Fundamental Um pavão macho exibe suas penas para a fêmea (ave menor da foto) no ritual de acasalamento. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 78 3/18/19 11:13 AM SELEÇÃO ARTIFICIAL: AS RAÇAS DOS CÃES DOMÉSTICOS Por milhares de anos, os seres humanos têm influenciado a evolução, tanto por meio de mudanças que causam no meio ambiente como por meio de seleção artificial (do- mesticação) de plantas e animais. Determinadas características podem ser perpetuadas ou eliminadas pela seleção arti- ficial. Como o próprio nome sugere, esse mecanismo não depende da ação da natureza. Assim, as modificações ocorrem por meio da seleção de características desejadas, em organismos, de acordo com o interesse humano. A seleção artificial vem sendo empregada há milhares de anos na história da humanidade, com plantas (como trigo, milho, cana-de-açúcar) e animais (como gatos, cavalos e bois). Outro exemplo é a domesticação de cães. Não há muita certeza de quando ou como se deu essa domesticação, mas alguns estudos apontam que os primeiros casos surgiram da convivência de lobos com povoados humanos ancestrais. Ao longo do tempo, e de acordo com os interesses humanos, determinadas carac- terísticas foram selecionadas nos cães por meio de cruzamentos planejados. Para gerar bons cães de caça, por exemplo, era preciso selecionar indivíduos com bom faro, ágeis e de boa estrutura corpórea. Já para companhia, era necessário gerar indivíduos dóceis e que seguissem determinado padrão de beleza. Assim, surgiram as diferentes raças. A partir de cruzamentos planejados de gerações de descendentes, as características desejadas são fixadas até que se possa definir uma nova raça (ou variedade). Foi assim que os machos de lebiste denominados guppy, destacados na atividade 3, foram obtidos. ATIVIDADE 4 1 Segundo dados históricos, Darwin tinha uma criação de pombos com mais de 150 variedades. A presença de diversas variedades de uma mesma espécie é bastante comum e há muitos exemplos relacionados com a criação ou o cultivo de organismos por seres humanos. Como é possível desenvolver novas variedades de uma mesma espécie? 879 B io lo g ia A seleção artificial em cães levou ao surgimento de raças muito diferentes em uma mesma espécie. D O R A Z E T T /S H U T T E R S T O C K ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 79 3/18/19 11:13 AM Você sabia? Bactérias resistentes a antibióticos “[...] A lavagem correta das mãos e dos alimentos, por exemplo, são práticas eficazes que devem ser estimu- ladas para a prevenção da transmissão de bactérias. [...]”, enfatiza [Ana Paula Assef, do Laboratório de Pesquisa em Infecção Hospitalar do Instituto Oswaldo Cruz (IOC/Fiocruz).] [...] A cada ano, morrem cerca de 700 mil pessoas em todo o mundo por infecções causadas por bactérias resis- tentes. Segundo um estudo encomendado pelo governo britânico, a partir de 2050, esse número poderá chegar a dez milhões por ano. Fonte: ROCHA, Lucas (ICO/Fiocruz). A ameaça global das bactérias resistentes aos antibióticos. Portal Fiocruz. Disponível em: <https:// portal.fiocruz.br/noticia/ameaca-global-das-bacterias-resistentes-aos-antibioticos>. Acesso em: 25 fev. 2019. Os trechos do texto acima abordam uma questão cada vez mais importante para a humanidade: a re- sistência de bactérias a antibióticos. Antibióticos são medicamentos usados para eliminar bactérias sem que se danifiquem as células de nosso corpo. Porém, algumas espécies desses microrganismos podem manifestar resistência a antibióticos. Essa resistên- cia pode ocorrer quando, no uso do medicamento, não são consideradas a dose e a frequência ideal. Assim, pode-se provocar a seleção artificial das bactérias, eliminando-se os indivíduos mais sensíveis ou sem resistên- cia natural ao antibiótico e abrindo-se espaço, na competição por recursos, para a proliferação daqueles natu- ralmente mais resistentes aos componentes do medicamento. Como bactérias se reproduzem em um espaço de tempo muito curto, de geração em geração, essa caracte- rística é então repassada rapidamente aos descendentes, aumentando-se, na população, o número de bactérias que tem resistência. Isso acaba tornando o antibiótico ineficaz. Embora a resistência ocorra naturalmente, o uso indiscriminado de antibióticos e o uso deles em animais que consumimos na alimentação e em produtos de limpeza e estéticos, podem ser fatores que aceleram este processo. 2 As espigas de milho que conhecemos hoje não se parecem muito com as produzidas pela espécie que lhes deu origem, o teosinto, uma gramínea que se parece com o capim e que produzia uma espiga pequena com poucas sementes. Milho Representação esquemática de teosinto (A) e de milho (B). (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) A BEspiga de milho Espiga de teosinto Teosinto Foram os olmecas, povo pré-colombiano da região do México, que começaram a seleção para obter espigas maiores e com sementes mais suculentas. Como os olmecas devem ter procedido, em linhas gerais, até chegarem ao milho atual? Espiga de teosinto 8 80 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 80 3/18/19 11:13 AM 1 (Fuvest-SP) Uma colônia de bactérias em que todos os indivíduos se originaram de uma única célula era incapaz de metabolizar lactose. Durante várias gerações, essas foram cultivadas em meio que continha glicose e lactose. Dessa cultura, foram retiradas duas amostras com quantidades iguais de células, que foram transferidas para novos meios de cultura: o meio A continha apenas glicose e o meio B, apenas lactose, como únicas fontes de carbono. O gráfi co abaixo mostra as curvas de crescimento bacteriano nas culturas A e B. Como surgiram as bactérias capazes de sobreviver na cultura B? 2 Cães domésticos apresentam uma grande variedade de raças, tais como o pastor-alemão, o dálmata e o dober- mann. Já os cães selvagens, como o lobo-guará ou o cachorro-do-mato, apresentam uma diversidade muito menor. Se todos são cães, como se explica essa diferença? 3 Os trechos a seguir foram retirados do artigo Pragas resistentes são sério problema para a agricultura no Brasil, pu- blicado na Revista Scientific Americando Brasil, em 2009. Um dos problemas associados ao uso de pesticidas é que as pragas acabam desenvolvendo resis- tência aos compostos químicos, tornando-se invulneráveis. Para alguns tipos de pragas essa resistência chega a milhares de vezes. [...] Uma das principais estratégias de manejo da resistência de pragas a produtos químicos está re- lacionada à redução na frequência de aplicação de inseticidas e/ou acaricidas. A realização do moni- toramento populacional de pragas pode ser uma ferramenta valiosa para o manejo da resistência. A utilização de produtos somente quando as densidades populacionais da praga estão acima do nível de dano econômico pode reduzir consideravelmente o número de aplicações contra as pragas, reduzindo assim a pressão de seleção com os agroquímicos. Outra estratégia fundamental é a preservação de inimigos naturais nas áreas agrícolas. Os inimigos naturais podem manter a população da praga em baixas densidades por longos períodos no campo, não havendo necessidade de intervenções químicas durante esse período. Os inimigos naturais podem se alimentar tanto de insetos (ou ácaros) suscetíveis como dos resistentes, diminuindo assim o número de organismos resistentes no campo. [...] SATO, M. Pragas resistentes são sério problema para a agricultura no Brasil. Disponível em: <http://www2.uol.com.br/sciam/ noticias/pragas_resistentes_sao_serio_problema_para_a_agricultura_no_brasil.html>. Acesso em: 14 dez. 2018. Após a leitura, responda: a) No primeiro parágrafo, o autor diz que “as pragas acabam desenvolvendo resistência aos compostos químicos”. Essa frase é correta? Justifique sua resposta. b) É possível afirmar que a preservação de inimigos naturais da praga é uma forma de controle biológico? Por quê? R E P R O D U ‚ Ì O /F U V E S T , 2 0 0 6 EM CASA 881 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 81 3/18/19 11:13 AM 1 (IFTM-MG) Na natureza as espécies mais adaptadas são mais bem-sucedidas e sobrevivem. A evolução biológica procura explicações para as mudanças que ocorrem nos seres vivos ao longo do tempo e as vantagens que ga- rantem sucesso, como na tira de Calvin a seguir: A girafa (Giraffa camelopardalis) pode atingir 5,5 m de altura e se alimentar no alto das árvores, e o ocapi (Okapia johnstoni), com, no máximo, 1,7 m, são da mesma família Giraffi dae e ambos, provavelmente, evoluíram a partir de um ancestral comum. Os cientistas ainda buscam uma explicação para o aumento do pescoço da girafa. Com relação às hipóteses sobre o aumento do pescoço da girafa, é correto afi rmar: a) A girafa de pescoço comprido apresenta uma vantagem seletiva por evitar a competição com outros herbívoros e assim consegue se alimentar e se reproduzir deixando mais descendentes de pescoço comprido. b) As girafas foram capazes de criar sua adaptação ao meio por uma necessidade imposta pelo meio ambiente. c) A girafa adquire o pescoço comprido pela lei do uso e desuso. As girafas que esticam seus pescoços geram uma prole que já nasce de pescoço um pouco mais comprido e assim, sucessivamente, o tamanho do pescoço vai aumentando ao longo das gerações. d) As mudanças no meio, como a diminuição da vegetação rasteira e o surgimento de brotos mais suculentos na copa das árvores, induziram a variabilidade genética e o surgimento da girafa com pescoço comprido. e) As alterações provocadas pelo ambiente nas características físicas de um organismo são transmitidas aos seus descendentes. 2 (UFGD-MS) Um experimento foi realizado da seguinte forma: em aves normais, penas foram aumentadas ou encur- tadas artifi cialmente por meio de colagem ou corte, respectivamente, sendo observado o número de ninhos que cada tipo de ave conseguiu formar. Os resultados obtidos estão apresentados no gráfi co a seguir. R E P R O D U Ç Ã O /I F T M , 2 0 1 4 R E P R O D U Ç Ã O /( U F G D , 2 0 1 3 RUMO AO ENSINO MÉDIO 882 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 82 3/18/19 11:13 AM As informações permitem concluir que: a) A seleção sexual afeta a evolução de caudas longas nas aves avaliadas. b) Quanto mais longa a cauda, mais fértil é o macho. c) O número médio de ninhos foi proporcional ao tamanho da cauda das aves. d) Machos com caudas alongadas tiveram menor sucesso reprodutivo. e) Caudas longas indicam machos com maior resistência a microrganismos. 3 (UEL-PR) Leia o texto a seguir. A sociedade contemporânea convive com os riscos produzidos por ela mesma e com a frustração de, muitas vezes, não saber distinguir entre catástrofes que possuem causas essencialmente naturais e aquelas ocasionadas a partir da relação que o homem trava com a natureza. Os custos ambientais e humanos do desenvolvimento da técnica, da ciência e da indústria passam a ser questionados a partir de desastres contemporâneos como AIDS, Chernobyl, aquecimento global, contaminação da água e de alimentos pelos agrotóxicos, entre outros. (Adaptado de: LIMA, M. L. M. A ciência, a crise ambiental e a sociedade de risco. Senatus. v. 4. n. 1. nov. 2005. p. 42-47.) O uso indiscriminado e abusivo de agrotóxicos, como os herbicidas, pode acarretar a necessidade da utilização de concentrações cada vez mais frequentes e maiores de substâncias presentes nesses produtos, para obter os efeitos esperados. Depois de um longo período de tempo, esse agrotóxico não surtirá mais os efeitos desejados, ou seja, exterminar as ervas daninhas, que competem pelos nutrientes do solo em plantações de soja. Acerca da explicação para esse fenômeno, assinale a alternativa correta. a) As pequenas doses do agrotóxico desenvolveram resistência nas ervas daninhas. b) As ervas daninhas resistentes foram selecionadas pelo uso do agrotóxico. c) As ervas daninhas se acostumaram e se adaptaram ao agrotóxico. d) As ervas daninhas submetidas ao agrotóxico tornaram-se dependentes da substância. e) O agrotóxico modificou as ervas daninhas, induzindo mutações. Anotações 883 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C14_073a083.indd 83 3/18/19 11:13 AM A C B D N A T U R E /F O T O A R E N A ESPECIAÇÃO – O CASO DOS BUGIOS NA AMÉRICA DO SUL15 Como é possível encontrar tamanha variedade de seres vivos distribuídos nos mais diversos ambientes do planeta Terra? Será que conseguimos compreender como surgem novas espécies? Neste Módulo, vamos estudar a história evolutiva dos macacos bugios (Alouatta spp.) e usá-la de exemplo para entender como surgem novas espécies de seres vivos, processo chamado especia•‹o. Também vamos estudar de que modo os cientistas elaboram e testam hipóteses por meio de estudos científicos. Por fim, conheceremos um segundo caso de especiação, similar ao caso dos bugios, mas em um grupo de aranhas. Espé cies de macacos bugios (Alouatta spp). (A) Alouatta caraya, cerca de 50 cm de comprimento; (B) Alouatta palliata, cerca de 45 cm de comprimento; (C) Alouatta seniculus, cerca de 60 cm de comprimento e (D) Alouatta macconnelli, cerca de 90 cm de comprimento. PARA ENTENDER A ESPECIAÇÃO Antes de iniciarmos o estudo da história evolutiva dos bugios na América do Sul, vamos recordar alguns conceitos básicos que foram estudados em anos anteriores, em Ciências. Entre eles, estão o conceito de espécie, os sistemas de classificação dos seres vivos, as árvores filogenéticas e sua interpretação e, por fim, a formação de novas espécies ou especiação. Aproveitaremos para aprofundar o conhecimento de alguns desses conceitos. T H O M A S M A R E N T /M IN D E N P IC T U R E S /L A T IN S T O C K M A R C M O R IT S C H /N A T IO N A L G E O G R A P H IC / G E T T Y I M A G E S D A N IT A D E L IM O N T R M /P E T E O X F O R D /D IO M E D IA 884 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 84 3/18/19 11:13 AM O que são espécies? A menor categoria de classificação dos seres vivos geralmente adotada pelos cientistasé a espécie. Porém, definir o que é uma espécie ainda gera muita polêmica no meio científico. Para determinar uma espécie é preciso reconhecer se a diferença entre dois indivíduos é apenas uma variação comum de uma espécie ou se representa caracte- rística de espécies distintas. Imagine, por exemplo, as conchas da fotografia abaixo. Embora sejam muito diferentes, elas são variações morfológicas de uma mesma espécie, a Littorina saxatilis. O sistema de nomenclatura utilizado para nomear as espécies foi proposto por Lineu, em 1735. Segundo esse sistema, o nome científico de uma espécie é formado por duas palavras em latim. A primeira palavra (um substantivo) indica o gênero a que o organismo pertence, deve começar com letra maiúscula e pode aparecer sozinha quando se pretende referir a todas as espécies daquele gênero. A segunda palavra (em geral, um adjetivo) deve começar com letra minúscula e sempre vir acompanhada da primeira palavra. Os nomes científicos devem sempre aparecer destacados do restante do texto, de preferência em itálico ou grifado. De olho... no sistema de nomenclatura de uma espŽcie Gênero Espécie Homo sapiens A composição do nome científico da espécie humana. Existem diversos conceitos de espécie e não há um consenso entre os cientistas sobre qual deles é o melhor, pois muitas espécies desafiam algumas definições, como vere- mos a seguir. Entre o mais amplamente aceito, podemos citar o conceito biológico de espécie: indivíduos que cruzam entre si deixando descendentes férteis (isto é, que também podem se reproduzir), em condições naturais (ou seja, não em cativeiro). Vale ressaltar, no entanto, que o conceito biológico de espécie esbarra em certas limitações, como a de espécies que se reproduzem de forma assexuada, o que ocorre com a maioria das bactérias e com outros seres vivos. A L A M Y /F O T O A R E N A Variabilidade morfológica da concha de um molusco (Littorina saxatilis). Apesar das diferenças, todos os indivíduos são da mesma espécie e podem chegar a até 19 mm de comprimento. 885 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 85 3/18/19 11:13 AM O sistema de classifi cação dos seres vivos e a fi logenética O sistema de classificação foi proposto quando não se tinha a ideia de evolução dos seres vivos. A classificação era feita com base em semelhanças e diferenças entre orga- nismos. Os seres eram considerados imutáveis e a classificação utilizava principalmente critérios com base em dados morfológicos. Com o avanço dos estudos sobre a evolução dos seres vivos, isto é, de que as espécies se transformam ao longo do tempo, essa va- riável passou a ser incorporada na classificação dos organismos. A filogenética, ou sistemática filogenética, é o ramo da Biologia que procura entender as relações evolutivas entre todos os grupos de seres vivos e as características compar- tilhadas pelos grupos estudados. Supõe-se que existe uma única filogenia para todos os seres, assumindo que a vida surgiu uma única vez na Terra e, portanto, todos os orga- nismos existentes são descendentes de um mesmo ancestral. Para realizar estudos em filogenética, são utilizadas as mais diversas fontes de informação, como as semelhanças ou as diferenças morfológicas até a análise do material genético dos organismos. Esses estudos geram diversos tipos de representação gráfica que visam ilustrar a diferenciação de grupos e seu parentesco, sendo a mais comum chamada árvore filogenética. Quando essa representação traz a hipótese de relações de parentesco, mas não traz informações sobre os ancestrais, então a chamamos de cladograma. Numa árvore filogenética é possível identificar quais grupos de seres vivos têm um ancestral em comum, representado na base do ramo que agrupa tais seres vivos. Pode- mos dizer que duas espécies aparentadas evolutivamente tiveram um ancestral comum, mas que na maioria dos casos não existe mais, pois já foi extinto. Nessa classificação, grupos de espécies que têm um ancestral comum são chamados grupos naturais. A B C D E 1 2 3 4 Especiação A especiação é o processo de formação de novas espécies. Há vários tipos de es- peciação, como a especiação geográfica ou alopátrica (do grego, “pátria diferente”), que ocorre quando as espécies são isoladas por barreiras geográficas (o soerguimento de uma cordilheira ou a mudança do curso de um rio, por exemplo). Essas barreiras podem impedir a reprodução – a troca de material genético, também chamada fluxo gênico – entre as populações que foram separadas. Como as condições ambientais ao longo da barreira geográfica podem ser bastante diferentes, as pressões seletivas sobre as populações também diferem. Com isso, dentro da variabilidade genética naturalmente existente nas populações, os indivíduos mais bem adaptados às novas condições am- bientais tendem a deixar mais descendentes. Com o passar do tempo, novas mutações podem surgir nas duas populações que, por causa da barreira geográfica, acabam não sendo transmitidas entre si. Após várias gerações, tais diferenças podem ser tão grandes que as populações passam a ser duas espécies distintas. 886 Ensino Fundamental Exemplo de cladograma. Mesmo sem conhecer a classificação desse grupo, visualmente conseguimos observar um pouco sua história evolutiva. Observe, por exemplo, que as espécies D e E têm um ancestral comum exclusivo (4) e as espécies B e C têm em comum o ancestral 3. Essas quatro espécies juntas (B, C, D e E) compartilham o mesmo ancestral 2 e, por último, todas as espécies apresentam o ancestral comum 1, tratando-se, portanto, de um grupo natural. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 86 3/18/19 11:13 AM Em Ciências, já estudamos um exemplo hipotético de especiação geográfica. Nele, uma população de caramujos terrestres que habitava uma floresta foi dividida em duas populações isoladas. Houve um evento geográfico no qual um rio se formou, causando a separação da população inicial de caramujos. Com o passar do tempo, as populações de caramujos acumularam diferenças e se tornaram duas novas espécies. Isso pôde ser confirmado quando, após um novo evento geográfico, as duas popu- lações voltaram a conviver no mesmo espaço, mas não conseguiram se reproduzir entre si e gerar descendentes férteis. Dizemos, então, que ocorreu especiação. Outro tipo de modelo de especiação é a especiação simpátrica (do grego, “mesma pátria”), em que não há a presença de uma barreira geográfica para interromper o fluxo gênico. Este pode ser interrompido por alguma preferência ecológica durante a exploração de um novo nicho ecológico, ou outras situações biológicas. Assim, indivíduos da mesma espécie passam a ter hábitos distintos e, com o tempo e com o acúmulo de diferenças, pode haver especiação. Insetos herbívoros, por exemplo, podem ter preferência por se alimentar de certas plantas e, após várias gerações, acumulam diferenças genéticas suficientes para se tornar uma nova espécie. Especiação geográfica ou alopátrica em uma espécie hipotética de caramujo, cuja população inicial é separada por um rio. Ao longo do tempo, ocorre a diferenciação das duas novas populações que, posteriormente, caso voltem a ter contato, já serão duas espécies distintas, no caso uma com cor verde-escuro e outra com cor verde-claro. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) Especiação simpátrica em uma espécie hipotética de caramujo. Ao longo do tempo, mesmo sem a presença de barreira geográfica, ocorre a diferenciação das duas novas populações que, posteriormente, se tornarão duas espécies distintas, no caso uma com cor verde-escuro e outra com cor verde-claro. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) Tempo Tempo 887 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 87 3/18/19 11:13 AM Você sabia? Modificações dentro de e entre espécies Além de as populações poderem passar por especiação, elas também podem simplesmente se modificar ao longo dotempo, sem necessariamente formar novas espécies; apenas se tornam diferentes de sua popu- lação inicial. Esses dois processos estão ilustrados a seguir. Evento originando modificações dentro de cada espécie (A A' A") (B B' B") Evento originando duas novas espécies (A e B) de borboletas Ancestral comum Tempo A" B" A' B' A B Determinado evento originou duas novas espécies de borboletas (A e B) e essas, ao longo do tempo, foram se modificando. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) 888 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 88 3/18/19 11:13 AM 1 (SLMandic-SP) A árvore filogenética apresentada abaixo é uma hipótese para as relações evolutivas entre quatro espécies. X W Y Z Considere as seguintes afi rmações sobre esse cladograma. I. A espécie X evoluiu primeiro e a espécie Z, por último. II. As espécies X e W são mais evoluídas do que as espécies Y e Z. III. As espécies W e Y estão mais intimamente relacionadas entre si que as espécies X e Z. IV. As quatro espécies compartilham um ancestral comum. É correto o que se afi rma apenas em: a) I e II. b) I e IV. c) III e IV. d) II e III. e) IV. 2 (Fuvest-SP) Devido ao aparecimento de uma barreira geográfica, duas populações de uma mesma espécie ficaram isola- das por milhares de anos, tornando-se morfologicamente distintas. a) Explique sucintamente como as duas populações podem ter se tornado morfologicamente distintas no decorrer do tempo. b) No caso das duas populações voltarem a entrar em contato, pelo desaparecimento da barreira geográfica, o que indi- caria que houve especiação? ATIVIDADE 1 889 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 89 3/18/19 11:13 AM Processo de isolamento geográfico e especiação dos bugios (Alouatta spp.), devido ao soerguimento da cordilheira dos Andes como barreira geográfica. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) A população de bugios tinha ampla distribuição geográfica. Com o soerguimento da cordilheira dos Andes, a população ficou dividida, uma parte em cada lado da cordilheira. Com isso, os grupos ficaram isolados e sujeitos a condições ambientais diferentes entre as áreas separadas, impossibilitando o contato entre essas populações e a reprodução entre elas. A cordilheira dos Andes é resultado do choque, há milhões de anos, de duas placas tectônicas, a placa de Nazca e a placa Sul-Americana. Essa última placa, por ser mais densa, ficou por baixo da placa de Nazca, que se elevou, formando essa cadeia de montanhas de forma abrupta, isto é, muito rapidamente em termos geológicos. Ao longo do tempo, diferenças entre as populações de cada lado foram se acumulando, fruto da variabilidade das populações e da seleção natural. Dessa forma, as populações separadas foram evoluindo e acumulando características próprias ao longo do tempo. Considera-se, então, que esses grupos pertencem a espécies diferentes. Esse mecanismo é conhecido como especiação geográfica. OCEANO ATLÂNTICO OCEANO PACÍFICO Equador 60º O 0º 640 km0 N S LO Cordilheira dos Andes Montanhas e morros Terras baixas Águas costeiras Oceanos Rios OS BUGIOS (ALOUATTA spp.) E A ESPECIAÇÃO Os bugios são espécies do gênero Alouatta, que se distribuem nas Américas do Sul e Central. Existem dez espécies conhecidas e cada uma ocupa uma área de distribuição geo- gráfica específica. Os bugios vivem em árvores e se alimentam de flores e de alguns frutos. Comunicam-se por meio da vocalização, emitindo sons muito característicos. Pesquisas sobre a relação de parentesco entre as dez espécies do gênero Alouatta mostram que elas apresentam um ancestral comum que tinha ampla distribuição territorial nas Américas do Sul e Central. Mas qual é a história desse ancestral comum? O que deve ter ocorrido com ele? A hipótese atual é a de que, com o surgimento da cordilheira dos Andes, estabeleceram- -se barreiras geográficas, que separaram indivíduos desse ancestral em duas populações menores, uma na América Central e outra na América do Sul. Essas populações ficaram isoladas entre si, impedindo cruzamentos entre elas (fluxo gênico). Após anos de isola- mento reprodutivo, essas populações se especiaram, ou seja, acumularam características e ficaram tão diferentes que se tornaram espécies distintas. Acompanhe as ilustrações a seguir para entender a hipótese da história evolutiva dos macacos bugios. A N D IA /U IG /G E T T Y I M A G E S M A R IA N A R A „ O /A C E R V O D A F O T î G R A F A Machos de bugio (Alouatta sp.) vocalizando. Seus rugidos podem ser ouvidos a até 5 quilômetros de distância. Fotografia tirada na Argentina em 2012. 890 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 90 3/18/19 11:13 AM Então, a hipótese está “correta”? A hipótese atualmente aceita é a de que a cordilheira dos Andes funcionou como uma barreira geográfica, isolando populações de macacos bugios que, com o tempo, diferenciaram-se e formaram novas espécies. Os estudos sugerem que essa hipótese não está errada. Mas ela está correta? Em Ciência, não podemos afirmar que uma hipótese é correta ou verdadeira. Entretanto, podemos afirmar que uma hipótese é errada ou falsa. Isso acontece por- que, mesmo que as evidências encontradas sejam a favor de determinada hipótese, é possível que informações e estudos futuros mostrem novas evidências, invalidando a hipótese anterior. Entretanto, se evidências invalidam a hipótese, pode-se dizer que a hipótese é falsa. A Ciência admite que nunca há conhecimento suficiente para determinar que uma hipótese é 100% correta e considera que novos conhecimentos, produzidos por outros cientistas ao longo da história da humanidade, poderão inva- lidar uma hipótese a qualquer momento. 1 Caso os bugios de lados diferentes da cordilheira dos Andes voltassem a se encontrar em razão de um evento geográfico, por exemplo, a abertura de uma passagem pela cordilheira em que houvesse o crescimento de uma mata tropical, como poderia ser confirmado se as populações são de espécies diferentes? 2 No caso dos bugios da América do Sul, como se relaciona o fluxo gênico e as mutações com a formação das espécies hoje existentes? ATIVIDADE 2 891 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 91 3/18/19 11:13 AM Você sabia? Os bugios transmitem a febre amarela? Não. Nos últimos anos, tem ocorrido no Brasil um surto de febre amarela, principalmente na região Sudeste. Preocupadas, assustadas e sem as devidas informações, muitas pessoas passaram a agredir ma- cacos, como saguis e bugios, acreditando que eles transmitem o vírus da febre amarela. Além de essas agressões serem completamente injustificadas (em qualquer situação, diga-se de passa- gem), trata-se de um crime ambiental que coloca em risco a saúde da população de macacos. O bugio não é o transmissor do vírus da febre amarela; na realidade, ele é vítima do vírus e mui- tas vezes morre por causa da doença. Em ambientes silvestres o vírus da febre amarela fica inerte em mosquitos dos gêneros Haemagogus e Sabethes. Quando esses mosquitos infectados com o vírus picam humanos ou macacos, o vírus é transmitido e a doença se manifesta. Se um mosquito que não carrega o vírus picar um humano ou macaco que está doente, o mosquito passa a carregar o vírus e o transmite nas próximas vezes que picar. Portanto, quando aparecem macacos mortos, pode ser por causa da febre amarela. Feito esse diag- nóstico, em caso positivo, a morte desses animais serve de alerta para a população de que o vírus da febre amarela está circulando naquela região. O melhor a se fazer é tomar a vacina contra o vírus da febre amarela para se prevenir da doença. Dessa forma, também estaremos impedindo que o vírus seja transmitido no ambiente urbano, por meio da picada do Aedes aegypti contaminado. O ciclo de transmissão silvestre da febreamarela tem os mosquitos dos gêneros Haemagogus e Sabethes como agentes transmissores para os macacos e eventualmente para o ser humano. O ciclo de transmissão urbano, por sua vez, tem o Aedes aegypti como agente transmissor para o ser humano. (Elementos fora de proporção entre si. Cores fantasia.) Haemagogus e Sabethes Ser humano Aedes aegypti C ic lo s il v e s t r e C ic lo u r b a n o 892 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 92 3/18/19 11:13 AM Em meados de 2005, uma nova espécie de aranha do gênero Ericaella foi descrita pelos pesquisadores brasileiros Alexandre B. Bonaldo, Antônio D. Brescovit e Cristina A. Rheims do Instituto Butantan (São Paulo) e Mu- seu Emílio Goeldi (Pará). O nome atribuído foi E. florezi, em homenagem ao aracnólogo colombiano Eduardo Florez. Ela é a quarta espécie descrita nesse gênero e foi encontrada também na Colômbia. Além dela, outras três espécies do mesmo gênero – E. longipes, E. samiria e E. kaxinawa – também foram encontradas na América do Sul. Após estudos filogenéticos (análise das relações evolutivas entre grupos de seres vivos), os pesquisadores che- garam à conclusão de que, possivelmente, as três espécies compartilharam um único ancestral comum no passado. Fotografia da aranha Ericaella florezi, de tamanho total de aproximadamente 5 mm. A F A B IO C O L O M B IN I/ A C E R V O D O F O T Ó G R A F O B F A B IO C O L O M B IN I/ A C E R V O D O F O T Ó G R A F O D A R T U R K E U N E C K E /P U L S A R I M A G E N S C F A B IO C O L O M B IN I/ A C E R V O D O F O T Ó G R A F O A L E X A N D R E B R A G IO B O N A L D O /A C E R V O D O F O T Ó G R A F O Espécies de aranha. (A) Papa-mosca (Família Salticidae), cerca de 1,5 cm de comprimento; (B) Caranguejeira (Família Theraphosidae), cerca de 20 cm de comprimento; (C) Aranha-marrom (gênero Loxosceles), cerca de 3 cm de comprimento e (D) Armadeira (Phoneutria nigriventer), cerca de 4 cm de comprimento. O CASO DAS ARANHAS, TAMBÉM SEPARADAS PELOS ANDES Aranhas apresentam ampla distribuição dentro dos diferentes biomas da Terra. Existem hoje cerca de 42 000 espécies descritas, mas, segundo alguns pesquisadores, esse número não traduz a real diversidade do grupo. Acredita-se que muitas espécies ainda não foram descritas e classificadas, ou seja, o número total de espécies é provavelmente muito maior. 893 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 93 3/18/19 11:14 AM 1 Observando a árvore filogenética para as quatro espécies de aranha do gênero Ericaella (acima), responda: a) Quantos eventos de especiação são evidenciados na árvore filogenética? Como estão representados? b) Baseado na árvore filogenética e na legenda, qual nó deveria representar o soerguimento da cordilheira dos Andes, o nó 1, o 2 ou o 3? Justifique. c) Considerando que o soerguimento da cordilheira dos Andes ocorreu entre 23 e 10 milhões de anos atrás, há quanto tempo, no máximo, deve existir a espécie Ericaella florezi? Justifique. 2 (Fameca-SP) O Canal do Panamá é um dos maiores feitos da engenharia moderna. Com 82 quilômetros de extensão, ele corta o Istmo do Panamá na América Central e liga o Ocea- no Pacífico ao Oceano Atlântico, facilitando o comércio marítimo internacional. O canal tem largura de 90 metros no Estreito de Culebra e de 350 metros no Lago de Gatún, e conta com três grupos de eclusas. Istmo do P ATIVIDADE 3 A hipótese é que o ancestral dessas aranhas tinha ampla dis- tribuição territorial na América do Sul, mas após o surgimento de uma barreira geográfica – a cordilheira dos Andes – essa população foi fragmentada e separada em populações menores. Ericaella samiria Ericaella kaxinawa Ericaella longipes Ericaella florezi 3 1 2 Istmo: estreita faixa de terra que liga duas áreas de terra maiores. (h tt p :/ /n o ti c ia s .r 7. c o m . A d a p ta d o .) 8 94 Ensino Fundamental Árvore filogenética para quatro espécies de aranha do gênero Ericaella na América do Sul. Ambas as espécies do nó 2 ocorrem a oeste da cordilheira dos Andes e ambas as espécies do nó 3 ocorrem a leste dessa cordilheira. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 94 3/18/19 11:14 AM 1 A figura a seguir mostra a distribuição de duas espécies de um molusco gastrópode marinho do gênero Cypraea, conhecidos comumente como búzios. Em A, vemos o registro fóssil da distribuição geográfica de um ancestral dessas duas espécies. Em B, vemos a distribuição atual dessas duas espécies. BA Como o surgimento do istmo que liga a América do Sul à América do Norte, conhecido hoje como América Cen- tral, contribuiu para a formação das espécies C. cervinetta e C. zebra? EM CASA O Canal do Panamá infl uencia os mecanismos de evolução biológica na região uma vez que favorece: a) o aumento da variabilidade genética nas populações. b) a redução do fluxo gênico nos ambientes aquáticos. c) a seleção artificial de espécies melhor adaptadas. d) o surgimento de novas espécies por especiação alopátrica. e) o aumento de mutações pontuais nas populações. Distribuição geográfica de gastrópode do gênero Cypraea em dois momentos no tempo. (A) Distribuição da espécie ancestral antes da formação da América Central. (B) Distribuição atual das e spécies Cypraea cervinetta e Cypraea zebra. Em verde estão representados os continentes e, em vermelho, a distribuição das espécies. Cypraea zebra Cypraea cervinetta Espécie ancestral Antes do fechamento do istmo do Panamá Na atualidade 895 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 95 3/18/19 11:14 AM RUMO AO ENSINO MÉDIO 1 Observe o cladograma a seguir sobre a evolução de um determinado grupo de animais com quatro espécies (I, II, III e IV). I II III IV É CORRETO afi rmar: a) A espécie representada pelo ramo III tem ancestral diferente das demais espécies. b) O evento de especiação que originou II, III e IV é mais recente do que o que deu origem à espécie I. 2 Que tipo de especiação é mostrado na figura abaixo? Explique como ela ocorre. Tempo Rio Rio 3 (Unicamp-SP) A biodiversidade brasileira, no que diz respeito a aranhas, pode ser ainda maior do que suspeitavam os cientistas. É o que apontam as últimas descobertas de uma equipe de pesquisadores brasileiros. Entre janeiro e julho de 2005, o grupo identificou nove espécies novas de aranha, a maioria da região amazônica. Os pesquisadores também compararam geneticamente a espécie Ericaella florezi com outras do mesmo gênero e sugeriram que a especiação pode ter se iniciado com o aparecimento da Cordilheira dos Andes, há cerca de 12 milhões de anos. (Adaptado de “Brasileiros acham nove espécies de aranha em 2005”, Folha de S. Paulo, 22/08/2005). a) Por que o surgimento da Cordilheira dos Andes teria iniciado o processo de especiação? b) Que processos posteriores devem ter ocorrido para que essas aranhas se tornassem espécies distintas? 896 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 96 3/18/19 11:14 AM c) A espécie IV é a última que sofreu especiação entre todas as espécies do grupo. d) O cladograma é composto por três nós, e somente a partir de um deles é que se desenvolvem ramos distintos. e) Os grupos representados pelos ramos I e II são grupos-irmãos, isto é, que compartilham o mesmo ancestral comum recente. 2 (FPS-PE) A especiação é um dos processos que origina espécies e pode ocorrer por alterações bruscas, como modi- ficações climáticas ou eventos geológicos, que podem impedir a permanência dos indivíduos da população inicial, separando essa população em duas ou mais. Acerca da especiação, é correto afirmar que: a) quando as barreiras ecológicas impedem o cruzamento entre os indivíduos das populações, não há formação de nova espécie. b) quando as diferenças desenvolvidas proporcionarem o isolamento reprodutivo entre os indivíduos das popula-ções, não haverá formação de nova espécie. c) as modificações climáticas causadas pelas diferentes estações do ano favorecem o surgimento de novas espécies. d) a especiação é o nome dado ao processo de surgimento de novas espécies a partir de espécies de famílias diferentes. e) quando as diferenças desenvolvidas não forem suficientes para impedir o cruzamento entre os indivíduos das populações, não haverá formação de nova espécie. 3 (SLMandic-SP) Considere a seguinte árvore filogenética hipotética arrolando a espécie humana e espécies viventes de macacos do velho mundo e dos grandes macacos: macacos do velho mundo (ex: babuíno) gibão gorila chimpanzé bonobo homem orangotango A interpretação dessa árvore fi logenética permite afi rmar que a) chimpanzés e bonobos são ancestrais do homem. b) macacos do velho mundo e gibões não são relacionados. c) o grupo que se diversificou mais recentemente é o humano. d) chimpanzés e humanos são mais relacionados do que gorilas e chimpanzés. e) o orangotango é o macaco antropoide que tem o maior parentesco com o homem.macaco antropoide que t Macaco antropoide: são os primatas sem rabo. Nesse grupo estão: gibão, orangotango, gorila, ser humano, chimpanzé e bonobo. 897 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C15_084a097.indd 97 3/18/19 11:14 AM A SELEÇÃO NATURAL EM AÇÃO16 Já vimos que os seres vivos passam pelo processo de seleção natural. Um pássaro, quando caça insetos, larvas ou minhocas, come aqueles que consegue ver e capturar mais facilmente. Aqueles animais que não são capturados (por serem capazes de se esconder melhor, por exemplo) sobrevivem e podem se reproduzir. Os animais que escaparam ou que não foram vistos pelos pássaros foram naturalmente selecionados e, ao deixarem descendentes, puderam perpetuar as características que os fizeram sobreviver. Conforme veremos a seguir, temos vários desses exemplos na natureza. Vamos estudar neste Módulo um caso clássico: o melanismo industrial em mariposas, na Inglaterra. Também faremos uma simulação desse modo de ocorrência da seleção natural. Será que a mariposa mais bem camuflada realmente é a menos predada em uma simulação? Como chegamos à conclusão de que uma mariposa é a mais bem camuflada e o que ela precisa ter para isso? O CASO DAS MARIPOSAS DE MANCHESTER Um caso clássico, conhecido como melanismo industrial, vem sendo usado há décadas como um exemplo prático do processo de seleção natural. A Revolução Industrial na Inglaterra iniciou no século XVIII e ocorreu com grande intensidade no século seguinte, modificando o ambiente das cidades e cercanias. Na cidade de Manchester e em outras cidades industrializadas da Inglaterra, a fuligem lançada pelas chaminés das indústrias contribuiu para o escurecimento dos troncos das árvores, tanto pela deposição da fuligem quanto pela morte dos liquens que viviam ali e davam cores mais claras a esses troncos. H E N R IK L A R S S O N /S H U T T E R S T O C K 898 Ensino Fundamental Observe como as asas da mariposa (Biston betularia) são parecidas com o tronco da árvore, permitindo a camuflagem. O indivíduo adulto pode atingir 6 cm de comprimento. ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 98 3/18/19 11:13 AM Nesse cenário, mariposas da espécie Biston betularia utilizavam esses troncos durante o dia como local de repouso. Assim, estavam expostas à predação por aves. Existem duas formas dessa espécie de mariposa, a clara e a escura, ou melânica. Antes da Revolução Industrial, a forma mais clara era mais frequente, mas, com o aumento das atividades industriais, a forma melânica passou a ser mais comum. Assim, a forma clara passou a ser cada vez menos observada, de modo a totalizar apenas 5% da população de mariposas, em 1898, em Manchester. A explicação para isso seria a maior facilidade de a forma clara da mariposa, quando pousada sobre troncos escuros, ser predada por pássaros. Nessa situação, a forma me- lânica apresentava vantagens sobre a forma clara por se camuflar melhor nos troncos fuliginosos e foi selecionada naturalmente. No entanto, com a melhoria da qualidade ambiental na região, no século XX, houve menor quantidade de fuligem sendo liberada pelas indústrias e as árvores em Manchester ficaram cada vez menos cobertas por fuligem, e com os troncos mais claros, novamente recobertos por liquens. Nessas condições, era de se esperar que as formas claras da ma- riposa voltassem a predominar, por estarem mais bem camufladas no ambiente e, assim, serem menos predadas. No entanto, alguns estudos populacionais não confirmavam essa previsão, pois predominava ainda a forma melânica. A seleção natural para explicar o melanismo industrial começou a ser posta em xeque. Gravura retratando a cidade industrial de Manchester em meados do século XIX. S C IE N C E & S O C IE T Y P IC T U R E L IB R A R Y /E A S Y P IX B R A S IL A B FO TO S : A LA M Y /F O TO A R E N A Mariposas (Biston betularia) nas formas clara e escura em um tronco de árvore com fuligem. O nível de camuflagem varia de acordo com a superfície na qual estiver pousada, se clara ou escura. 899 B io lo g ia Formas clara (A) e melânica (B) da mariposa Biston betularia. S C IE N C E S O U R C E /F O T O A R E N A ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 99 3/18/19 11:13 AM Esse dilema começou a ter um novo capítulo a partir dos estudos do biólogo britâ- nico Michael Majerus (1954-2009). Ele soltou no ambiente 4 864 exemplares das duas formas da mariposa (clara e melânica) e observou sua predação na natureza, contando a quantidade de cada uma das formas ao longo do tempo. Mas, em razão de sua morte, o estudo não chegou ao final, e apenas em 2012 o pesquisador britânico Lawrence M. Cook e colaboradores publicaram os dados finais de Majerus mostrando que a frequência das mariposas claras aumentou significativamente na era pós-industrial. Dessa forma, puderam interpretar que as mariposas claras estavam sendo selecionadas positivamente em detrimento da forma escura, mais predada por aves nessas novas condições. Estudos posteriores utilizando-se de dados genéticos corroboraram ainda mais essa hipótese. Foram identificados os genes responsáveis pela forma melânica, que são do tipo transpósons ou genes saltadores. Também foram capazes de prever que esses genes começaram a se manifestar na forma melânica por volta de 1819, período que coincide com o avanço da Revolução Industrial e o registro da forma melânica na natureza. Quais novas descobertas os próximos capítulos dessa história nos reservam? transpósons genes saltadores Transpóson ou gene saltador: segmento de DNA que pode se mover no cromossomo, alterando sua posição dentro de um genoma, o que influencia na expressão de outros genes. 1 Caso as populações de aves predadoras diminuíssem drasticamente, após 2012, por alguma doença específica, o que deveria acontecer com a proporção dessas formas de mariposas claras e escuras na população da floresta? Justifique. 2 (Unifor-CE) Em coleções animais feitas na Inglaterra no século XVII, a mariposa sarapintada Biston betularia era sempre de uma coloração clara com algumas pintas escuras. Uma segunda forma da mariposa com muitas pintas escuras (me- lânica) foi então registrada e aumentou muito em frequência até constituir em mais de 90% a população de mariposas em áreas poluídas na metade do século XX. Em áreas não poluídas, a forma clara (sarapintada) permaneceu comum. Leis de purificação do ar foram criadas na metade do século XX, e a frequência da forma melânica diminuiu nas áreas originalmente poluídas. A mariposa sarapintada ilustra um exemplo clássico de: a) herança genética. b) especiação. c) seleção natural. d) irradiação. e) convergência. ATIVIDADE 1 8 100 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 100 3/18/19 11:13 AM Jogo das mariposasVocê vai preparar uma réplica de tronco de árvore e de mariposas com diferentes padrões de coloração. Depois, vai escolher a mariposa que melhor se camufl e nele. Preparação dos troncos de árvore e das mariposas Material • Anexos 1-A, 1-B e 1-C (no fi nal deste Caderno) • Tesoura com pontas arredondadas • Cola branca • Fita adesiva dupla face Procedimento 1 – Preparação do tronco de árvore (mosaico) a. Recorte a figura do Anexo 1A – tronco. b. No Anexo 1B – padrões (liquens e camuflagens), faça pequenos recortes de formas variadas nas partes bege, verde e marrom, com no máximo 3 cm cada um. Eles representarão liquens no tronco de árvore. c. Ainda no Anexo 1B, recorte pequenas formas como fez para os liquens, porém essas serão usadas na monta- gem das mariposas. Reserve-as. d. Cole as formas recortadas (liquens) na folha que representa o tronco, formando um padrão do tipo mosaico (veja o modelo abaixo). e. Distribua os recortes verdes o mais uniformemente possível no tronco. Concentre os recortes beges no meio do tronco (área II) e coloque alguns poucos no topo (área I). Com isso, simulamos uma área do tronco com muitos liquens. Na parte inferior do tronco (área III), cole alguns recortes marrons; isso simulará a porção menos ocupada por liquens. Ao final, você deve obter uma coloração geral mais escura na área I, intermediária na II e mais clara na III (veja o modelo abaixo). f. No verso da folha que representa o tronco, faça marcações leves a lápis, dividindo-a em nove quadrantes (3 linhas e 3 colunas), que devem ser identificados por A-I, A-II, A-III, B-I, B-II, B-III, C-I, C-II e C-III (veja o modelo abaixo). Identifique sua folha com seu número de classe. A I II III B C ATIVIDADE EXPERIMENTAL 8101 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 101 3/18/19 11:13 AM Procedimento 2 – Preparação das mariposas de papel Destaque a página com o Anexo 1C – mariposas e recorte os moldes da mariposa como mostrado na fi gura abaixo. Você deve obter dez mariposas (da cor bege). Corte Corte Mariposa Teste dos padrões de camuflagem a. Separe uma mariposa e cole, em apenas uma de suas asas, alguns dos recortes verdes e marrons que foram reservados durante a montagem do tronco da árvore, como na figura A. A b. Repita esse procedimento para confeccionar mais duas mariposas, criando padrões de coloração distintos. c. Teste agora os padrões de coloração das três mariposas no seu tronco de árvore. Escolha aquela que se camufla melhor nas três áreas (I, II e III). d. Faça mais duas mariposas idênticas à escolhida. e. Complete a outra asa de cada mariposa com o mesmo padrão da asa já testado, de modo que as asas fiquem simétricas (figura B abaixo). Não misture padrões diferentes (figura C). B C Preparação para o jogo O objetivo do jogo é demonstrar qual mariposa se camufl ou melhor no tronco de árvore. Coloque cada uma das três mariposas em uma das linhas (I, II e III) do tronco, em A, B ou C, na direção que você desejar. Com um pedaço de fi ta adesiva dupla face, cole uma mariposa dentro dos limites de cada divisão (veja um exem- plo no modelo da próxima página). Não deixe que seus colegas percebam quais posições você escolheu. 8102 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 102 3/18/19 11:13 AM Escreva nas costas do tronco (que chamaremos de mosaico) um número de identificação, que será determinado pelo professor e utilizado mais tarde na preparação de uma tabela. A I II III B C Hora do jogo Você e seus colegas imaginarão que são aves famintas à procura de insetos nos troncos das árvores de uma fl oresta. Todas as mariposas que forem vistas por vocês serão predadas. Aquelas que melhor desenvolverem a capacidade de se camufl ar no ambiente sobreviverão e poderão produzir descendentes parecidas com elas. O professor mostrará todos os troncos (mosaicos), um a um, para a classe. Um aluno será o assistente. É importante que você e seus colegas estejam mais ou menos à mesma distância do tronco. Sobre cada um dos troncos haverá três mariposas com um determinado padrão de coloração. Você julgará qual das mariposas se camufl ou melhor. Vejamos as etapas do jogo: a. Todos os alunos devem fechar os olhos e só devem abri-los quando o professor pedir. b. O professor cobrirá parcialmente o mosaico, deixando visível apenas a linha III. Ele, então, pedirá a todos que abram os olhos e tentem localizar a mariposa naquela linha (se está na área A, na B ou na C da linha). A I II III B C Cobrir 8103 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 103 3/18/19 11:13 AM c. Em seguida, o professor cobrirá todo o mosaico. d. O aluno designado como assistente do professor pedirá aos colegas que levantem as mãos se acham que a mariposa está na posição A. Ele anota no quadro quantos levantaram a mão. O mesmo procedimento será feito para os que acham que a mariposa está na área B e na C. Só levante a mão para a situação onde achar que está a mariposa. e. O profes sor então revelará em qual posição a mariposa estava. Copie na tabela (Registrando os resultados) os dados anotados pelo assistente no quadro (a posição que a mariposa estava e o número de pessoas que iden- tificaram a mariposa na posição correta). f. O professor repetirá esse procedimento, mostrando a linha III de todos os mosaicos. Quando terminar, fará a mesma coisa com a linha II e finalmente com a linha I. g. Após preencher toda a tabela, faça a soma do número de vezes em que cada mariposa foi identificada corretamente. Registrando os resultados Seguindo as orientações do professor, preencha a tabela a seguir com a posição (A, B ou C) de cada mariposa no tronco (mosaico), o número de vezes que elas foram vistas e o total de vezes que elas foram corretamente identifi cadas. Número de identificação 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Linha do tronco (mosaico) III * ** II I Total de vezes em que foram identificadas corretamente * Posição de cada mariposa na área. * * Número de pessoas que identificaram a mariposa corretamente na área em que estava. 8104 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 104 3/18/19 11:13 AM 1 O gráfico a seguir mostra os resultados obtidos por Michael Majerus e analisados por Lawrence M. Cook e colabo- radores em 2012 sobre a taxa de sobrevivência de mariposas de formas clara e melânica em Madingley, Inglaterra. Analise-o para responder às perguntas que se seguem. 2001 2002 2003 2004 2005 2006 60 50 70 80 90 100 P o rc e n ta g e m d e s o b re v iv ê n ci a ( % ) Ano 2007 a) Em que ano a taxa de sobrevivência das mariposas claras foi maior? E menor? b) Em que ano a taxa de mortalidade das mariposas melânicas foi maior? E menor? c) O que se pode concluir a respeito da predação das aves no ano de 2004 para as duas formas da mariposa? d) A taxa de sobrevivência da mariposa melânica foi bem diferente no ano de 2006, em relação a anos anteriores e posteriores. Crie uma hipótese para explicar esse dado. 2 Com base nas simulações feitas em classe, responda: se as mariposas tivessem apenas duas cores em vez de três, seria mais fácil ou mais difícil criar um padrão colorido que favorecesse a camuflagem nas três linhas (I, II e III) do mosaico? Justifique sua resposta. EM CASA Gráfico da taxa de sobrevivência de mariposas em relação à predação por aves entre 2002 e 2007 em Madingley, Inglaterra. A linha pontilhada azul representa a porcentagem de sobrevivência das mariposas da forma clara e a linha contínua vermelha a porcentagem de sobrevivência das mariposas da forma melânica. Observe na tabela que você completou na Atividade experimental o total de vezes que as mariposas foram vistas em cada mosaico. Qual foi o padrão mais visível e qual o de melhor camufl agem? Descreva esses dois padrões de coloração das mariposas. ATIVIDADE 2 8105 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd105 3/18/19 11:13 AM RUMO AO ENSINO MÉDIO 1 (Uninove-SP) A figura ilustra como o processo evolutivo atua ao exer- cer um papel essencial na frequência de características mais adapta- das à sobrevivência dos indivíduos de uma população. Tal processo está associado diretamente: a) à seleção natural. b) à especiação alopátrica. c) à teoria sintética da evolução. d) à lei do uso e desuso. e) ao isolamento reprodutivo. 2 Assinale a alternativa que, segundo a teoria de Darwin, explica o que aconteceu com as mariposas durante o jogo. a) As mariposas desenvolveram a capacidade de se camuflar no ambiente por terem de se camuflar melhor nos troncos com liquens e poderão produzir mais descendentes que herdarão essa camuflagem. b) As mariposas desenvolveram a capacidade de se camuflar no ambiente por terem de se camuflar melhor nos troncos com liquens, isto é, foram selecionadas naturalmente pelos predadores (ambiente) e poderão produzir mais descendentes parecidos com elas. c) As mariposas que melhor apresentaram a capacidade de se camuflar no ambiente sobreviveram, isto é, foram se- lecionadas naturalmente pelos predadores (ambiente) e poderão produzir mais descendentes parecidos com elas. d) As mariposas que melhor desenvolveram a capacidade de se camuflar no ambiente sobreviveram e poderão produzir mais descendentes que herdarão essa camuflagem, transmitida pelos caracteres adquiridos. e) As mariposas que melhor desenvolveram a capacidade de se camuflar no ambiente sobreviveram, pois de tanto pousarem sobre os liquens acabaram, com o passar do tempo, desenvolvendo tal camuflagem, característica essa transmitida aos seus descendentes. 3 O chamado melanismo industrial é um fenômeno que foi observado em algumas regiões industriais e poluídas da Inglaterra, onde as mariposas mais escuras da espécie Biston betularia se tornavam mais abundantes do que as ma- riposas mais claras. Em geral, em florestas de outras regiões, a predominância nessa espécie é a de mariposas mais claras. Esse aumento de mariposas mais escuras e diminuição das mais claras nas regiões industrializadas pode ser explicado porque: a) as mariposas mais escuras, por terem tal cor, se acostumavam melhor à poluição e por isso sobreviveram mais que as mariposas mais claras, bem mais suscetíveis aos efeitos da poluição. b) as mariposas mais claras ficavam mais evidentes nos troncos escurecidos das árvores pela poluição e por isso eram mais predadas que as mariposas mais escuras nesses mesmos troncos. c) as mariposas mais claras, para se adaptarem ao ambiente agora mais escuro, se modificaram e se tornaram mais escuras, diminuindo assim em número e passando essa característica para os seus descendentes. d) as mariposas mais claras eram mais saborosas ao gosto de seus predadores, os pássaros, do que as mariposas mais escuras, que tinham asas mais resistentes e difíceis de serem comidas. e) as mariposas mais escuras são em maior número, pois a poluição escureceu as suas asas e, ao mesmo tempo, matou mais mariposas mais claras que eram suscetíveis aos seus efeitos. R E P R O D U ‚ Ì O /U N IN O V E 8106 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 106 3/18/19 11:13 AM ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 107 3/18/19 11:13 AM ANEXO 1A – TRONCO A I II III B C 8 108 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 108 3/18/19 11:13 AM ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 109 3/18/19 11:13 AM ANEXO 1B – PADRÕES (LIQUENS E CAMUFLAGENS) 8110 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 110 3/18/19 11:13 AM ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 111 3/18/19 11:13 AM ANEXO 1C – MARIPOSAS Dobrar Cortar 8 112 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 112 3/18/19 11:13 AM Anotações 8113 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 113 3/18/19 1:28 PM Anotações 8114 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 114 3/18/19 1:28 PM Anotações 8115 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 115 3/18/19 1:28 PM Anotações 8116 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 116 3/18/19 1:28 PM Anotações 8117 B io lo g ia ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 117 3/18/19 1:28 PM Anotações 8118 Ensino Fundamental ANGLO_EF2_BIO_9ano_CAD2_C16_098a112.indd 118 3/18/19 1:28 PM A força do leão está presente na coleção de Ensino Fundamental do Sistema Anglo de Ensino. 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