CIÊNCIASDOAMBIENTE-apostila

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CIÊNCIAS DO AMBIENTE 
 
1- BIBLIOGRAFIA 
a) BRANCO, SAMUEL MURGEL; ROCHA, ARISTIDES ALMEIDA. 
ECOLOGIA EDUCAÇÃO AMBIENTAL CIÊNCIAS DO AMBIENTE PARA 
UNIVERSITÁRIOS. CETESB – COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE 
SANEAMENTO AMBIENTAL 
b) MOTA, SUETÔNIO. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA AMBIENTAL. 
ABES – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENGENHARIA SANITÁRIA E 
AMBIENTAL. 
c) BRANCO, SAMUEL MURGEL; ROCHA, ARISTIDES ALMEIDA. 
ELEMENTOS DE CIÊNCIAS DO AMBIENTE. CETESB – COMPANHIA 
DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL. 
d) VOCABULÁRIO BÁSICO DO MEIO AMBIENTE. FEEMA – FUNDAÇÃO 
ESTADUAL DE ENGENHARIA DO MEIO AMBIENTE – RIO DE 
JANEIRO 
e) DAJOZ, RICARDO. ECOLOGIA GERAL. EDITORA VOZES 
PETRÓPOLIS, RIO DE JANEIRO, 1983. 
f) BARBIERI, JOSÉ CARLOS. GESTÃO AMBIENTAL EMPRESARIAL: 
CONCEITOS, MODELOS E INSTRUMENTOS. SÃO PAULO: SARAIVA, 
2004. 
g) BRAUN, RICARDO. DESENVOLVIMENTO AO PONTO SUSTENTÁVEL: 
NOVOS PARADIGMAS AMBIENTAIS. PETRÓPOLIS, RIO DE JANEIRO: 
VOZES, 2001. 
h) DERÍSIO, J.C. INTRODUÇÃO AO CONTROLE DE POLUIÇÃO 
AMBIENTAL. SÃO PAULO: SIGNUS, 2000. 
i) DIAS, GENEBALDO FREIRE. PEGADA ECOLOGICA E 
SUSTENTABILIDADE HUMANA. SÃO PAULO: GAIA, 2002. 
j) FIGUEIREDO, RICARDO B. ENGENHARIA SOCIAL: SOLUÇÕES PARA 
ÁREAS DE RISCO. SÃO PAULO: MAKRON BOOKS, 1994. 
k) MORANDI, SONIA; GIL, IZABEL C. TECNOLOGIA E AMBIENTE. SÃO 
PAULO: COPIDART, 2000. 
 
2. INTRODUÇÃO 
O engenheiro além dos conhecimentos técnicos próprios de sua especialização 
deve estar preparado para exercer sua profissão, de modo a compatibilizar suas 
atividades com a capacidade de utilização dos recursos ambientais. 
O engenheiro deve estar consciente de que o melhor empreendimento é 
aquele que, além de apresentar boas características técnicas e funcionais, contribui 
para proporcionar a qualidade de vida necessária à população, sem causar danos ao 
ambiente. 
 
ENGENHARIA ↔ MEIO AMBIENTE = MELHOR QUALIDADE DE VIDA. 
 
3. IMPORTÂNCIA DA TECNOLOGIA 
 
O avanço tecnológico deve ser planificado a fim de atender aos seguintes 
requisitos básicos: 
a) somente serem introduzidas inovações na medida em que forem necessárias 
a continua adaptação do homem à evolução do meio; 
* deve-se evitar a inovação pela inovação; 
Exemplos: dessalgamento da água do mar como processo de abastecimento 
da água potável na região amazônica; 
Substituição do tradicional bonde como meio de transporte coletivo urbano 
pelo ônibus. 
b) qualquer inovação deve ser analisada em suas mínimas conseqüências de 
maneira a permitir o desenvolvimento de todo substrato tecnológico capaz de 
impedir ou neutralizar a introdução de resultados secundários nocivos. É necessário 
que a inovação em um setor não crie dificuldades em outros e somente através do 
planejamento integrado poderão evitar esses inconvenientes. 
Exemplos: automóveis mais velozes implicam na construção de novas 
rodovias. 
Expansão demográfica exige medidas adequadas de proteção dos rios e dos 
oceanos contra a poluição. 
 
 
4. OBJETIVOS 
O engenheiro tem que desenvolver criatividade técnica e planejamento e este 
são os objetivos da engenharia. 
Criatividade Técnica – é a capacidade de “engendrar artifícios” o ingrediente 
básico da tecnologia. 
Planejamento – se caracteriza antes de tudo pela técnica de projetar no 
espaço e tempo. 
Portanto o engenheiro civil não tem o direito de negligenciar quanto às 
perturbações do meio ambiente que podem ser gerados pela construção de estradas, 
barragens, remoção de matas, erosão, disposição de esgotos e lixos das cidades. 
Para tanto só os princípios da Ecologia oferecem informações básicas de 
utilidade e necessidade indiscutíveis a todo verdadeiro engenheiro, ou seja, aquele 
que reconheça o papel eminente social e humanístico da sua profissão. 
Aos engenheiros cabe compreender que a tecnologia sozinha não pode 
resolver os problemas humanos e ecológicos. 
 
5. ECOLOGIA, CONCEITOS BÁSICOS. 
A palavra ecologia, criada pelo biólogo alemão Ernest Haeckel (1834-1919), 
em 1866 origina-se do grego: oikos = casa e logos = estudo. Assim, no sentido literal, 
ecologia é o estudo das casas, ou seja, do meio, do ambiente ou, ainda, do hábitat. 
Várias definições são encontradas para Ecologia: 
• Ciência que estuda as relações entre os seres vivos e o meio ambiente 
(Haeckel, 1866). 
• Ciência que estuda a estrutura e funcionamento da natureza, considerando 
que a humanidade é uma parte dela (Odum, 1972). 
• Ciência que estuda as relações entre os seres vivos e o meio ambiente em que 
vivem, bem como as suas recíprocas influências (Atlas do Meio Ambiente do 
Brasil, 1994). 
• Ciência que estuda as condições de existência dos seres vivos e as interações, 
de qualquer natureza, existentes entre esses seres vivos e seu meio (Dajoz, 
1983). 
Os princípios básicos da Ecologia são fundamentais para o conhecimento do 
nosso Planeta, sendo indispensáveis aos profissionais da área de Ciências do 
Ambiente. A seguir, são apresentados alguns conceitos importantes. 
MEIO AMBIENTE – Conjunto de condições que afetam a existência, 
desenvolvimento e bem-estar dos seres vivos, incluindo não apenas o lugar no 
espaço, mas todas as condições físicas, químicas e biológicas (ambientes naturais e 
artificiais) – (Atlas do Meio Ambiente do Brasil, 1994). 
Conjunto de condições físicas, químicas e biológicas que cercam o ser vivo, 
resultando num conjunto de limitações e possibilidades para uma dada espécie. 
O meio ambiente é sempre o conjunto de possibilidades físicas, químicas e 
biológicas para cada espécie de uma comunidade. 
O meio ambiente é heterogêneo e continua variando dew um local para outro. 
Está sempre mudando e evoluindo. 
ESPÉCIE – é um conjunto de seres vivos, geneticamente semelhantes, que 
em condições naturais se cruzam, produzindo descendentes férteis. 
ESPÉCIE – é uma população ativa (dinâmica) de organismos com muitas 
características anatômicas, fisiológicas e de comportamento em comum. 
POPULAÇÃO – é o conjunto de indivíduos de uma mesma espécie que 
ocupam uma mesma área ao mesmo tempo. 
COMUNIDADE, BIOCENOSE ou BIOTA – é o conjunto de populações 
interdependentes que vivem numa determinada área ao mesmo tempo. 
ECOSSISTEMA – é o conjunto de seres vivos (bióticos) e não vivos (abióticos 
ou biótopos) que numa determinada área trocam matéria e energia. É o conjunto 
formado por uma comunidade e os componentes abióticos ou biótopos (água, luz, 
gases, solo, sais minerais, etc.) com os quais essa comunidade interage. 
ECOSSISTEMA = BIOCENOSE + BIÓTOPO 
BIOCENOSE = ao conjunto dos seres vivos que compõem um ecossistema. 
BIÓTOPO = ao meio físico. 
Sob o aspecto estrutural, um ecossistema é constituído por: 
• Substâncias abióticas 
• Componentes bióticos: 
o Organismos produtores (autótrofos) 
o Organismos consumidores (heterótrofos): 
▪ Grandes consumidores 
▪ Decompositores (microconsumidores) 
AUTÓTROFOS – seres que produzem compostos orgânicos, absorvendo 
diretamente energia da luz solar. Nutre por si mesmo. São todos vegetais. 
HETERÓTROFOS – seres que necessitam da energia condensada, na forma 
de compostos orgânicos, produzida pelos autótrofos. Os heterótrofos alimentam-se 
dos autótrofos e são utilizados como alimento por outros heterótrofos. São os 
animais e alguns grupos vegetais (todos os fungos e muitas bactérias). 
EQUILÍBRIO ECOLÓGICO - em um ecossistema existe um relativo 
equilíbrio (balanço) entre os produtores e os consumidores, embora isso não seja 
estático. Assim, o conceito de equilíbrio ecológico é o de repetição cíclica de 
comunidades. Não se pode falar de estabilidade real quando se trata de seres vivos, 
pois a essência da vida é a transformação contínua. (BRANCO & ROCHA, 1987). 
POTENCIAL BIÓTICO – é a capacidade que possuem os organismos de 
reproduzir-se sob condições ótimas. 
RESISTÊNCIA AMBIENTAL – compreende todos os fatores que se opõem 
ao desenvolvimento do potencial biótico. 
BIOSFERA –é a região do planeta que contém os seres vivos e onde a vida é 
permanentemente possível. É o conjunto de todos os ecossistemas terrestres. 
A espessura da biosfera fica em torno de 12Km, sendo comum não se 
observar à existência de vida a mais de 6 Km acima do nível do mar e 6 Km abaixo 
deste. É muito pouco, considerando o diâmetro do planeta, de quase 14000Km. 
A biosfera divide-se em três regiões: litosfera, camada superficial, sólida, da 
Terra, composta de rochas e solo, acima do nível das águas; hidrosfera ambiente 
líquido (oceanos, lagos, rios); atmosfera, camada de ar que envolve a terra. 
Níveis de Organização. 
• protoplama→célula→tecido→órgão→aparelho→organismo→ 
POPULAÇÃO→COMUNIDADE→ECOSSISTEMA→BIOFERA 
• POPULAÇÃO – conjunto de indivíduos de um a mesma espécie que 
ocupa uma determinada área; 
• COMUNIDADE – conjunto de populações que interagem de forma 
organizada, vivendo numa mesma área; 
• ECOSSISTEMA – conjunto resultante da interação entre a 
comunidade e o ambiente inerte; 
• BIOSFERA – sistema que inclui todos os seres vivos da Terra, 
interagindo com o ambiente físico como um todo. 
 
 
 
HABITAT – é o lugar onde vive uma determinada espécie, isto é, o endereço 
dessa espécie. Área física/ geográfica (endereço) onde se encontra o ser vivo. È o 
ambiente que oferece um conjunto de condições favoráveis ao desenvolvimento de 
suas necessidades básicas. No habitat, as condições ambientais atingem o ponto 
ótimo para o desenvolvimento de uma determinada espécie. 
Condições do meio ambiente determinam o número de indivíduos e espécies 
que podem viver no mesmo HABITAT. 
NICHO ECOLÓGICO – é a função ou o papel que um organismo 
desempenha em seu ambiente de vida. É a profissão desempenhada pela espécie no 
ecossistema. Conjunto de atividades desenvolvidas (profissão) pelos seres vivos para 
a satisfação das suas necessidades básicas. 
Papel que exerce na comunidade, por exemplo, no oceano atlântico o peixe 
anjo, a tartaruga marinha e o peixe limpador ocupam o mesmo habitat, mas têm 
nichos ecológicos diferentes. 
ESQUEMA DOS NESQUEMA DOS NÍÍVEIS DE ORGANIZAVEIS DE ORGANIZAÇÇÃOÃO
O peixe anjo se alimenta de outros peixes; a tartaruga de algas e o peixe 
limpador de parasitas que estão em outros peixes, mas todos moram no recife de 
coral (mesmo habitat). 
CADEIA ALIMENTAR – é chamada de cadeia alimentar ou cadeia trófica 
a transferência de energia alimentar, a partir dos vegetais, por uma série de 
organismos. 
Os diversos estágios da cadeia alimentar são denominados de níveis tróficos. 
Um exemplo de cadeia alimentar está representado no esquema abaixo: 
VEGETAÇÃO→AVES→INSETOS→ROEDORES→FITÓFAGOS 
Para esta cadeia alimentar, teríamos: 
1º nível trófico: vegetação (produtor) 
2º nível trófico: aves (consumidor primário) 
3º nível trófico: insetos (consumidor secundário) 
4º nível trófico: roedores (consumidor terciário) 
5º nível trófico: fitófagos (consumidor de 4ª ordem) 
 
 
A ENERGIA NO ECOSSISTEMA – a energia é a capacidade de produzir 
trabalho, a energia é trabalho armazenado. 
A energia dentro do ecossistema está sujeita as mesmas leis que no mundo 
físico, e são primeira e a segunda leis fundamentais da termodinâmica. 
Primeira lei da termodinâmica: pelo principio da conservação da energia, em 
qualquer mudança física ou química não se cria e não se destrói a energia, mas se 
transforma em outras formas. 
É impossível obter mais energia num processo que aquela que é fornecida 
para que o processo aconteça. 
Segunda lei da termodinâmica: em uma transformação de energia em 
trabalho, parte da energia inicial é degradada em uma forma de energia menos útil, 
de menor qualidade e mais dispersa. 
Eficiência Ecológica - porcentagem de energia transferida de um nível trófico 
para o seguinte . 
Só 5% a 20% da energia passa de um nível trófico ao seguinte. 
A energia que chega a um nível trófico depende de: 
• Eficiência de transferência entre níveis tróficos 
• Produção primária líquida ( a base da cadeia alimentar). 
• As plantas usam de 15% a 70% da energia luminosa assimilada para 
processos de manutenção. 
• Herbívoros e carnívoros usam mais energia na manutenção: a 
produção de cada nível trófico é só de 5% a 20% da do nível inferior. 
 Odum estendeu o seu modelo para incorporar o fluxo de nutrientes 
• A energia entra nos ecossistemas como luz e sai como calor (fluxo 
unidirecional) 
• Os nutrientes circulam continuamente entre os compartimentos 
orgânicos e inorgânicos dos ecossistemas 
• Estudos sobre ciclos de nutrientes são indicadores de fluxo de energia 
FLUXO DE ENERGIA NOS ECOSSISTEMAS - os seres vivos em sua 
totalidade necessitam de matéria-prima para seu crescimento, reprodução, 
desenvolvimento e reparação de perdas. Necessitam também de energia para a 
realização de seus processos vitais. Essas necessidades são supridas pelo alimento 
orgânico. 
Os seres autótrofos (vegetais) sintetizam seus próprios alimentos através da 
fotossíntese ou da quimiossíntese. O alimento produzido pelos autótrofos é utilizado 
por eles mesmos e pelos organismos heterótrofos. Os principais produtores da Terra 
são os organismos fotossintetizantes. 
A energia luminosa do Sol é fixada pelo autótrofo e transmitida, sob a forma 
de energia química, aos demais seres vivos. Essa energia, no entanto, diminui à 
medida que passa pelos consumidores, pois parte dela é utilizada para a realização 
dos processos vitais do organismo e outra perde sob a forma de calor; sempre 
restará, portanto, apenas uma parcela menor de energia disponível para o nível 
seguinte. Como na transferência de energia entre os seres vivos não há 
reaproveitamento da energia liberada, diz-se que essa transferência é unidirecional 
e se dá como um fluxo de energia. 
 
 
 
PIRÂMIDES ECOLÓGICAS - as transferências de matéria e de energia nos 
ecossistemas são freqüentemente representadas de forma gráfica, mostrando as 
relações entre os diferentes níveis tróficos em termos de quantidade. Como há perda 
de matéria e de energia em cada nível trófico, as representações adquirem a forma 
de pirâmides. 
As pirâmides ecológicas podem ser de número, de biomassa ou de energia. 
 PIRÂMIDE DE NÚMEROS - Indica o número de indivíduos em cada nível 
trófico. Por exemplo: em um campo, 5000 plantas são necessárias para alimentar 
300 gafanhotos, que servirão de alimento para apenas uma ave. Nesse exemplo, a 
pirâmide tem o ápice para cima: é necessário grande número de produtores para 
alimentar uns poucos herbívoros que, por sua vez, servirão de alimento para um 
número ainda menor de carnívoros. 
Em uma floresta, uma única árvore pode sustentar grande número de 
herbívoros. Nesse caso, a pirâmide terá a forma inversa. 
 
 
 
 
PIRÂMIDE DE BIOMASSA - a biomassa é expressa em termos de 
quantidade de matéria orgânica por unidade de área, em um dado momento. 
A forma da pirâmide de biomassa também poder variar, dependendo do 
ecossistema. De modo geral, a biomassa dos produtores é maior que a de herbívoros, 
que é maior que a de carnívoros. Nesses casos, a pirâmide apresenta o ápice voltado 
para cima. Isso ocorre nos ecossistemas terrestres, em que, em geral, os produtores 
têm grande porte. 
Às vezes, no entanto, a pirâmide de biomassa apresenta-se invertida, como 
pode ocorrer nos oceanos e nos lagos, onde os produtores são pequenos e 
rapidamente consumidos pelos consumidores primários. 
 
 
 
 
PIRÂMIDE DE ENERGIA - a pirâmide de energia é construída levando-se 
em consideração a biomassa acumulada por unidade de área (ou volume) por 
unidade de tempo em cada nível trófico. Por considerar o fator tempo, a pirâmide 
de energia nunca é invertida. 
 
 
 
Estima-se que apenas cerca de 10% da energia disponível em um nível trófico 
sejam utilizados pelo nível trófico seguinte. Por exemplo: 
 
 
Por causa dessa redução da energia disponível a cada níveltrófico, 
dificilmente há mais do que cinco elos em uma cadeia alimentar. 
O MODELO DO FLUXO ENERGÉTICO - apesar de as pirâmides de 
energia constituír uma das melhores maneiras de se representar à transferência de 
matéria e de energia nos ecossistemas, elas possuem três inconvenientes básicos, 
comuns também às outras pirâmides ecológicas. Elas não representam: 
• Os decompositores, que são uma parte importante dos ecossistemas; 
• A matéria orgânica armazenada, que é a matéria não utilizada e não 
decomposta; 
• A importação e a exportação de matéria orgânica de e para outros 
ecossistemas, uma vez que os ecossistemas são sistemas abertos, realizando 
intercâmbio uns com os outros. 
A melhor maneira de representar todos esses fatores é através do modelo do 
fluxo energético.