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GOVERNO DO DISTRITO FEDERAL SECRETARIA DE ESTADO DE EDUCAÇÃO DO DISTRITO FEDERAL SUBSECRETARIA DE EDUCAÇÃO BÁSICA COORDENAÇÃO REGIONAL DE ENSINO DE PLANALTINA CEP – ESCOLA TÉCNICA DE PLANALTINA Curso Técnico em Controle Ambiental ECOLOGIA Unidade 04 Ecologia Unidade 4: Olá querido aluno, Chegamos à Unidade 4 da disciplina Ecologia! Essa é a última semana de nossa disciplina! Muito bom você ter acompanhado até aqui!!! Siga em frente e bons estudos! Objetivos de Aprendizagem: Ao final desse texto você deverá ser capaz de compreender a Bioacumulação como processo natural e essencial para controle, crescimento e cultivo de organismos, que envolve não apenas materiais nocivos aos seres, mas também, vários nutrientes vitais para a manutenção dos ecossistemas. Para isso, os seguintes objetivos de aprendizagem foram formulados: • Compreender como se dá o crescimento populacional de microrganismos em águas contaminadas; • Conceituar Amplificação Biológica, Bioacumulação e Remediação Biológica; • Conhecer algumas ações para o controle ambiental de Ecossistemas. Conteúdo da Unidade Educacional: 1. Crescimento populacional de microrganismos em águas contaminadas Antes de iniciarmos nosso estudo, gostaria de te fazer algumas perguntas: Você conhece algum ser vivo (animal, vegetal ou microrganismo) que consiga viver sem água? E você já pensou em como seria sua vida sem ela? Vamos tentar? Bem, você acabou de acordar. Precisa lavar o rosto, escovar os dentes, tomar banho... Ah, mas não tem água! Tudo bem, então vamos em frente com nosso dia. É hora do almoço, mas não foi possível fazê-lo, porque não tinha água. Deu sede... Já pensou como seria até o final do dia? É difícil até imaginar ficar sem a água, não é? A água é um fator abiótico indispensável ao surgimento e manutenção da vida na Terra. Ela cobre cerca de 70% do Planeta e curiosamente, constitui 70% do corpo humano. Nosso organismo necessita da água para realizar as reações necessárias à vida (respiração, nutrição, circulação, excreção, entre outras). A falta desse elemento no corpo humano pode causar desidratação e levar à morte. Ao longo de nosso curso técnico, teremos disciplinas que vão tratar de forma aprofundada, sobre a água, devido sua importância em nossas vidas e para o planeta. Dada à sua capacidade de dissolver as substâncias, a água é conhecida como solvente universal. Ainda que pequena, uma gota de água pode conter inúmeras substâncias orgânicas, inorgânicas, vírus e milhões de microrganismos (protozoários, fungos e bactérias). Na Unidade 3 dessa disciplina, falamos um pouco sobre ecossistemas aquáticos e vimos a imensidão de seres vivos e fatores abióticos que existem nos mares, rios, oceanos, lagos e lagoas. Essa ativa “vida aquática” pode propiciar benefícios e/ou riscos de patogenicidade à população de dentro e de fora dos referidos ecossistemas. As atividades humanas (também chamadas de ação antrópica) podem gerar resíduos que contaminam o ambiente e desequilibram os ecossistemas. Muitas vezes, a água acaba sendo o destino final dos poluentes (inclusive usados no solo e no ar) oriundos dessas atividades, tais como fertilizantes, agrotóxicos, despejos de esgotos residenciais, industriais e de mineração em locais inadequados. Temos dito até o momento que existem muitas interações acontecendo nos ecossistemas, seja dos seres vivos entre si ou desses com o meio ambiente. Que determinadas ações podem influenciar na dinâmica do meio. Antes de seguirmos, vou te dar um exemplo e gostaria que você refletisse enquanto faz a leitura, certo? Em uma plantação de alface apareceu uma infestação de lagartas. Para combater a praga, o agricultor José, utilizou um determinado agrotóxico. No prazo de uma semana conseguiu exterminar as lagartas de sua plantação. Então passou a utilizá-lo sempre nos seus plantios para evitar que as “pragas” se aproximassem. Com o tempo observou que a dosagem do agrotóxico precisava ser aumentada cada vez mais para conseguir o resultado desejado. Quais as consequências que poderiam ocorrer dessa ação de seu José? Vamos refletir juntos? Dependendo da quantidade de agrotóxico acumulado, podemos inferir que essas hortaliças não estariam propícias para o consumo, certo? O solo, com o passar do tempo, também estaria contaminado e junto com ele todos os seres vivos desse local. O lençol freático seria afetado com possíveis reflexos na água consumida pelos seres vivos, incluindo o ser humano. O rio que ficava logo abaixo da plantação de seu José receberia resíduos do agrotóxico pela ação da chuva. Os recipientes de agrotóxico descartados também contribuiriam para o aumento da poluição da região. Se seguirmos adiante, chegaríamos a outros seres dessa teia, como por exemplo as aves que se alimentavam das hortaliças e das lagartas que sobreviviam ao produto químico, seriam contaminadas, assim como os outros seres vivos participantes dessa teia alimentar. E o que dizer sobre os reflexos sociais dessa ação do seu José? Por exemplo, as doenças ocasionadas pelo agrotóxico às pessoas que manuseavam ou consumiam suas hortaliças? Percebe como uma ação humana está sempre ligada a muitas outras? A interferência humana na natureza também pode trazer benefícios, como por exemplo, a recuperação de biomas, a introdução de espécies ameaçadas de extinção novamente no ambiente, a descoberta pelos indígenas e pelas populações ribeirinhas de ervas que são empregadas com uso medicinal, inclusive na indústria farmacêutica; a produção de antibióticos, vacinas, pães, queijos e bebidas utilizando microrganismos; a proteção pelo homem de espécies como as baleias, as tartarugas marinhas, entre outras. Agora que entendemos a importância do equilíbrio ecossistêmico, vamos conhecer dois processos relevantes para esse equilíbrio: 1.1. Bioacumulação: É o aumento da concentração de substâncias químicas em organismos biológicos, ao longo do tempo. Ou seja, as células de um organismo começam a absorver e acumular matéria não natural do ambiente. https://www.infoescola.com/quimica/substancia-quimica/ É um evento negativo onde uma quantidade significativa de resíduos ou substâncias tóxicas são acumulados em um nível trófico da cadeia alimentar e têm capacidade de atingir outros níveis tróficos da cadeia. Nesse caso, há prejuízo do equilíbrio dos organismos envolvidos, pois eles irão absorver e acumular essas substâncias ao longo do tempo. O processo pode ocorrer de forma direta, quando as substâncias são assimiladas a partir do meio ambiente (solo, sedimentos, água) ou de forma indireta, pela ingestão de alimentos que contém essas substâncias. Esses processos frequentemente ocorrem de forma simultânea, em especial, em ambientes aquáticos. Como a bioacumulação ocorre quando há acúmulo progressivo de substâncias de um nível trófico para outro, ao longo da teia alimentar, os predadores do topo têm maiores concentrações dessas substâncias do que suas presas. Para que o processo de bioacumulação ocorra, as substâncias devem ser lipossolúveis (dissolvidas em gordura) e, dessa maneira, fixar-se nos tecidos dos seres vivos. Geralmente não são biodegradáveis ou não são metabolizadas pelos organismos, de maneira que sua taxa de absorção e armazenamento se torna maior que a de excreção. Para eliminar as substâncias acumuladas, os organismos precisam excretá-las do corpo, o que se dá de forma variada e nem todos os seres conseguem fazer. O que vai determinar o sucesso dessa excreção é o modo como o metabolismo dos seres funciona e suas habilidades individuais. De qualquer forma, as substâncias químicas que se dissolvem em gorduras são mais difíceis de serem eliminadas do que as que se dissolvem em água. Vamos relembrar o exemplodado anteriormente da plantação de alface do seu José? Pois bem, dissemos que o rio que ficava logo abaixo da plantação de seu José receberia resíduos do agrotóxico pela ação da chuva. Produtos como agrotóxicos, pesticidas, inseticidas, entre outros, são substâncias que causam a bioacumulação. A bioacumulação ocorre frequentemente nos ecossistemas aquáticos e, dois fatores são os principais responsáveis por isso: a) As substâncias tóxicas envolvidas na bioacumulação não são biodegradáveis e por esse motivo passam muito tempo na natureza, se https://www.infoescola.com/biologia/niveis-troficos/ https://www.infoescola.com/biologia/cadeia-alimentar/ espalhando e contaminando diversos organismos nos diferentes níveis tróficos das cadeias alimentares. b) Algumas dessas substâncias são lipossolúveis (podem ser dissolvidas em gordura), o que facilita a fixação nos tecidos dos seres vivos. Outros poluentes não biodegradáveis que comumente se acumulam nos organismos ao longo da cadeia são os metais pesados normalmente encontrados nos equipamentos eletrônicos (cádmio e chumbo) e nos garimpos (mercúrio), os compostos organoclorados utilizados nos inseticidas (DDT e BHC), os organofosforados usados na produção de pesticidas, o cloreto de vinila usado na produção de plástico. Observe na gravura abaixo como se dá a acumulação das substâncias tóxicas ao longo da cadeia: Os seres autótrofos que são os fotossintetizantes absorvem pequena parte dessas substâncias. Os seres consumidores (zooplâncton, peixes pequenos, peixes grandes e humanos) que vão se alimentando na sequência da cadeia, vão absorvendo e acumulando em seus organismos quantidades cada vez maiores dessas substâncias tóxicas. 1.2. Biorremediação (ou remediação Biológica): Você conhece o termo biorremediação? Vamos tentar juntos? Agora ficou mais fácil, não foi? Podemos dizer que biorremediação é o uso de processos biológicos para degradar, transformar ou remover contaminantes de um ecossistema. Ou seja, é a utilização da biotecnologia em benefício dos seres humanos e do meio ambiente, minimizando os impactos da poluição e/ou contaminação. O que ocorre é que o metabolismo de alguns seres (tais como vírus, fungos, bactérias, algas, plantas) é capaz de utilizar os contaminantes do meio como fonte de carbono e energia. Assim, esses seres são utilizados na remoção de substâncias que prejudicam o ecossistema. Para fazer uso da biorremediação deve haver um estudo aprofundado do meio com uma combinação de técnicas e métodos bioquímicos. Depois disso, escolhe-se a melhor forma de manejar o ecossistema estudado, seja por meio da adição de nutrientes específicos ou de comunidades específicas na degradação dos contaminantes encontrados. BIORREMEDIAÇÃO vida remediar; reparar uma situação. Embora seja um processo lento e algumas vezes cause desequilíbrio ecológico (quando introduzidas espécies que não pertencem ao ecossistema estudado), a biorremediação tem vantagens. Podemos citar: • É um processo seguro e por isso não agride o meio ambiente; • É um processo de baixo custo quando comparado com outros utilizados para recuperar áreas degradadas. Existem 02 tipos de biorremediação: a) In-situ: onde o tratamento do material contaminado é realizado no mesmo local, não precisando ser transportado. Nesse tipo, embora seja mais lento, há possibilidade de tratar grandes áreas e com baixo custo. b) Ex-situ: nesse caso, o tratamento do material ocorre em local diferente de sua origem. É mais utilizado quando há riscos de propagação rápida dos contaminantes que estão no meio. Observe o quadro abaixo que traz as principais técnicas dos tipos de biorremediação utilizados atualmente: TÉCNICAS DE BIORREMEDIAÇÃO: In-situ - Atenuação Natural: a descontaminação é lenta, sendo necessário o monitoramento do local por um longo período. Recebe também os nomes de biorremediação passiva ou intrínseca. - Bioaumentação: é utilizada quando o local está muito deteriorado. Consiste em utilizar microrganismos com alto poder de degradação de agentes contaminantes. - Bioestimulação: adiciona-se nutrientes (orgânicos e inorgânicos) no ecossistema degradado, com o objetivo de estimular a ação dos microrganismos. - Fitorremediação: adiciona-se plantas no local degradado, geralmente por metais pesados, com o objetivo de estimular a ação dos microrganismos. - Landfarming: técnica onde se aplica, periodicamente, resíduo oleoso com alta concentração de carbono no local degradado. Ex-situ: - Compostagem: essa técnica é usada quando o solo está contaminado. Esse solo então é removido do local e empilhado. Os microrganismos que agem ali, transformam os poluentes em matéria orgânica, gás carbônico e água. - Biorreatores: nessa técnica, usa-se grandes tanques fechados, onde o solo contaminado é misturado com água. Depois de determinado tempo, parte dos resíduos sólidos ficam suspensos e são aerados por meio do sistema de rotação. 2. Ações para o controle ambiental de Ecossistemas Vimos até aqui que para funcionar harmonicamente, um ecossistema precisa estar em equilíbrio. Sabemos que a presença dos microrganismos no meio ambiente modifica seu funcionamento, podendo alterar a qualidade dos ecossistemas. Biólogos, estudiosos, pesquisadores e outros profissionais da área ambiental estão sempre em busca de ações que minimizem os impactos e recuperem o equilíbrio e a qualidade do meio. Acompanhe a reportagem da Revista Rural, de 2019, no quadro abaixo, e veja um exemplo de ação voltada à recuperação do meio ambiente! Fitorremediação: Plantas para recuperar Brumadinho 11 de março de 2019 by Revistarural Após 45 dias do rompimento da barragem na Mina Córrego do Feijão, em Brumadinho, Minas Gerais, a cidade ainda enfrenta o desaparecimento de parte das vítimas e muitas famílias seguem desabrigadas. Além disso, os danos causados ao solo e ao rio Paraopeba prejudicam a retomada de atividades econômicas da população local. Uma das possíveis hipóteses para ajudar no processo de recuperação socioeconômica e ambiental da região é o uso da técnica de fitorremediação, estudada no Brasil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) há mais de uma década. O processo consiste no uso de plantas com poder de acumularem substâncias poluentes. Ou seja, elas retiram esses elementos do solo e os transferem para si mesmas. Essa seria uma alternativa para “limpar” a área contaminada pela lama e, depois, dar destinação adequada às plantas. Segundo o pesquisador da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), doutor em Fitopatologia, especialista na área de biologia molecular vegetal e membro do Conselho de Informações sobre Biotecnologia (CIB), Marcelo Gravina, o uso de vegetais para este fim em Brumadinho deve ser considerado uma opção. “Como a contaminação ambiental do local se dá por rejeitos de minério que não são biodegradáveis, eles não serão decompostos pela natureza. Para limparmos a área, será preciso retirar alguns desses agentes poluentes de lá, a exemplo dos metais pesados”, esclarece Gravina. Segundo comunicado conjunto das Secretarias de Estado de Saúde, do Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável, Pecuária e Abastecimento de Minas Gerais, a lama que contaminou a área de Brumadinho tem altas concentrações de variados metais, como níquel, chumbo e cádmio. Gravina, inclusive, já conduziu um estudo sobre a capacidade de plantas hiperacumuladoras de cádmio usando tomates transgênicos como modelo. O professor adianta que, provavelmente, o melhor caminho seria realizar a descontaminação do solo em três fases, que poderiam ser implementadasparalela ou sequencialmente. Seriam elas: o plantio de espécies de plantas que conseguem, naturalmente, crescer em condições adversas, como a Maricá (árvore leguminosa nativa da Mata Atlântica). Isso seria parte da estratégia de, lentamente, transformar a subsolo que foi trazido para a superfície, em solo, por meio do depósito de matéria orgânica na área. Com o tempo (algumas décadas, nesse caso), a região estaria https://www.revistarural.com.br/2019/03/11/fitorremediacao-plantas-para-recuperar-brumadinho/ https://www.revistarural.com.br/author/revistarural/ preparada para receber outros tipos de vegetação. Embora importante, essa estratégia é lenta e não eliminaria do solo os resíduos de metais provenientes da lama que foi derramada sobre a região. Paralelamente, poderiam ser plantadas espécies que possuem naturalmente propriedades de acumulação de metais, como a mamona. Isso, feito de maneira planejada, gradualmente retiraria os metais contaminantes do solo e poderia gerar resultados satisfatórios em 10 ou 15 anos, a depender do desempenho dos vegetais e das espécies plantadas. Finalmente, poderiam ser usadas na área plantas transgênicas modificadas para acumularem de maneira ainda mais eficiente esses resíduos e, nesse caso, supondo que esses vegetais já estivessem disponíveis, seria possível descontaminar a área em menos de 10 anos. Na estratégia do uso de plantas acumuladoras de metais, transgênicas ou não, seria indispensável que as espécies não tivessem partes comestíveis (para evitar que animais e a população se alimentassem deles e se contaminassem) e, ao mesmo tempo, que viabilizassem alguma atividade econômica (para dar às famílias da região uma alternativa economicamente viável). “As técnicas de engenharia genética hoje já permitem, por exemplo, identificar genes responsáveis por características de acumulação de metais, a exemplo de sequências de DNA do tomate. Esses genes, transferidos e superexpressados em plantas como a mamona ou o eucalipto, poderiam limpar a área e, simultaneamente, oferecer à população uma alternativa de sustento, por meio do óleo da mamona ou da madeira do eucalipto.” explica Gravina. Extraído de: https://www.revistarural.com.br/2019/03/11/fitorremediacao- plantas-para-recuperar-brumadinho/ https://www.revistarural.com.br/2019/03/11/fitorremediacao-plantas-para-recuperar-brumadinho/ https://www.revistarural.com.br/2019/03/11/fitorremediacao-plantas-para-recuperar-brumadinho/ https://www.quimica.com.br/chorume-aterros-testam-tecnologias/ https://periodicos.ufsm.br/reget/article/viewFile/4818/2993 https://www.dw.com/pt-br/biodigestores-ajudam-no-saneamento-e-produzem- energia-limpa/a-16278629 https://www.quimica.com.br/chorume-aterros-testam-tecnologias/ https://periodicos.ufsm.br/reget/article/viewFile/4818/2993 https://www.dw.com/pt-br/biodigestores-ajudam-no-saneamento-e-produzem-energia-limpa/a-16278629 https://www.dw.com/pt-br/biodigestores-ajudam-no-saneamento-e-produzem-energia-limpa/a-16278629 Resumo final: Querido aluno, chegamos ao final da disciplina Ecologia! Nessa Unidade, vimos como ocorre o crescimento de microrganismos em águas contaminadas e aprendemos que a Bioacumulação é um processo natural e essencial para o controle, crescimento e cultivo de organismos de um ecossistema. Conhecemos também o conceito de algumas técnicas de biorremediação, essenciais na recuperação do equilíbrio do meio. Assim, veja se você se sente apto a: • Compreender como se dá o crescimento populacional de microrganismos em águas contaminadas; • Conceituar Bioacumulação e Remediação Biológica; • Conhecer algumas ações para o controle ambiental de Ecossistemas. Lembre-se de que falaremos, durante o curso, muitas outras vezes sobre os temas estudados nessa disciplina. Por isso, sempre que tiver dúvidas, recorra aos textos, videoaulas e exercícios trabalhados aqui! Não deixe de assistir a videoaula e fazer as atividades propostas! Bons estudos e sucesso! Referências: AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. Biologia em Contexto. 1ª edição. São Paulo: Editora Moderna, 2013. LOPES, Sônia; ROSSO, Sérgio. Bio. V. 01. 1.ed. São Paulo: Saraiva. 2010. SANTOS, Elias.; CABRAL, Sandra. Educação Ambiental. Produção NT. 2014. https://conexaoagua.mpf.mp.br/arquivos/artigos-cientificos/2016/11- microrganismos-tambem-existem-nas-aguas-por-que-precisamos-conhece- los.pdf Microrganismos também existem nas águas: por que precisamos conhece-los? Acessado em 29/03/2021. https://www.infoescola.com/ecologia/magnificacao-biologica/ Magnificação Biológica. Acessado em 29/03/2021. http://extoxnet.orst.edu/tibs/bioaccum.htm Magnificação Biológica. Acessado em 29/03/2021. https://brasilescola.uol.com.br/biologia/biorremediacao.htm Biorremediação. Acessado em 29/03/2021. http://www.io.usp.br/index.php/oceanos/textos/antartida/31- portugues/publicacoes/series-divulgacao/poluicao/811-bioacumulacao-e- biomagnificacao Bioacumulação e Biorremediação. Acessado em 29/03/2021. https://www.unifesp.br/campus/san7/ppgbb-linhas-de-pesquisa/579-ppgbb- biorremediacao#:~:text=A%20biorremedia%C3%A7%C3%A3o%20%C3%A9% 20um%20processo,fonte%20de%20carbono%20e%20energia. Biorremediação. Acessado em 03/04/2021. https://conexaoagua.mpf.mp.br/arquivos/artigos-cientificos/2016/11-microrganismos-tambem-existem-nas-aguas-por-que-precisamos-conhece-los.pdf https://conexaoagua.mpf.mp.br/arquivos/artigos-cientificos/2016/11-microrganismos-tambem-existem-nas-aguas-por-que-precisamos-conhece-los.pdf https://conexaoagua.mpf.mp.br/arquivos/artigos-cientificos/2016/11-microrganismos-tambem-existem-nas-aguas-por-que-precisamos-conhece-los.pdf https://www.infoescola.com/ecologia/magnificacao-biologica/ http://extoxnet.orst.edu/tibs/bioaccum.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/biorremediacao.htm http://www.io.usp.br/index.php/oceanos/textos/antartida/31-portugues/publicacoes/series-divulgacao/poluicao/811-bioacumulacao-e-biomagnificacao http://www.io.usp.br/index.php/oceanos/textos/antartida/31-portugues/publicacoes/series-divulgacao/poluicao/811-bioacumulacao-e-biomagnificacao http://www.io.usp.br/index.php/oceanos/textos/antartida/31-portugues/publicacoes/series-divulgacao/poluicao/811-bioacumulacao-e-biomagnificacao https://www.unifesp.br/campus/san7/ppgbb-linhas-de-pesquisa/579-ppgbb-biorremediacao#:~:text=A%20biorremedia%C3%A7%C3%A3o%20%C3%A9%20um%20processo,fonte%20de%20carbono%20e%20energia https://www.unifesp.br/campus/san7/ppgbb-linhas-de-pesquisa/579-ppgbb-biorremediacao#:~:text=A%20biorremedia%C3%A7%C3%A3o%20%C3%A9%20um%20processo,fonte%20de%20carbono%20e%20energia https://www.unifesp.br/campus/san7/ppgbb-linhas-de-pesquisa/579-ppgbb-biorremediacao#:~:text=A%20biorremedia%C3%A7%C3%A3o%20%C3%A9%20um%20processo,fonte%20de%20carbono%20e%20energia
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