Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Fisiologia 1 Biologia Aplicada Cláudio Augusto Vieira Rangel 2ª e di çã o DIREÇÃO SUPERIOR Chanceler Joaquim de Oliveira Reitora Marlene Salgado de Oliveira Presidente da Mantenedora Wellington Salgado de Oliveira Pró-Reitor de Planejamento e Finanças Wellington Salgado de Oliveira Pró-Reitor de Organização e Desenvolvimento Jefferson Salgado de Oliveira Pró-Reitor Administrativo Wallace Salgado de Oliveira Pró-Reitora Acadêmica Jaina dos Santos Mello Ferreira Pró-Reitor de Extensão Manuel de Souza Esteves DEPARTAMENTO DE ENSINO A DISTÂNCIA Gerência Nacional do EAD Bruno Mello Ferreira Gestor Acadêmico Diogo Pereira da Silva FICHA TÉCNICA Direção Editorial: Diogo Pereira da Silva e Patrícia Figueiredo Pereira Salgado Texto: Cláudio Augusto Vieira Rangel Revisão Ortográfica: Marcus Vinicius da Silva e Natália Barci de Souza Projeto Gráfico e Editoração: Antonia Machado, Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos Supervisão de Materiais Instrucionais: Antonia Machado Ilustração: Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos Capa: Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos COORDENAÇÃO GERAL: Departamento de Ensino a Distância Rua Marechal Deodoro 217, Centro, Niterói, RJ, CEP 24020-420 www.universo.edu.br Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Universo ----- Campus Niterói. R196e Rangel, Claudio Augusto Vieira. Ecologia / Claudio Augusto Vieira Rangel ; revisão de Marcus Vinicius da Silva. – 2. ed. – Niterói, RJ: EAD/UNIVERSO, 2017. 145 p. : il. 1. Ecologia. 2. Ecossistema. 3. Meio ambiente. 4. População. I. Silva, Marcus Vinicius da. II. Título. CDD 574.501 Bibliotecária: Elizabeth Franco Martins ----- CRB 7/4990 Informamos que é de única e exclusiva responsabilidade do autor a originalidade desta obra, não se r esponsabilizando a ASOEC pelo conteúdo do texto formulado. © Departamento de Ensi no a Dist ância - Universidade Salgado de Oliveira Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, arquivada ou transmitida de nenhuma forma ou por nenhum meio sem permissão expressa e por escrito da Associação Salgado de Oliveira de Educação e Cultura, mantenedor a da Univer sidade Salgado de Oliveira (UNIVERSO). Biologia Aplicada 3 Palavra da Reitora Acompanhando as necessidades de um mundo cada vez mais complexo, exigente e necessitado de aprendizagem contínua, a Universidade Salgado de Oliveira (UNIVERSO) apresenta a UNIVERSOEAD, que reúne os diferentes segmentos do ensino a distância na universidade. Nosso programa foi desenvolvido segundo as diretrizes do MEC e baseado em experiências do gênero bem-sucedidas mundialmente. São inúmeras as vantagens de se estudar a distância e somente por meio dessa modalidade de ensino são sanadas as dificuldades de tempo e espaço presentes nos dias de hoje. O aluno tem a possibilidade de administrar seu próprio tempo e gerenciar seu estudo de acordo com sua disponibilidade, tornando-se responsável pela própria aprendizagem. O ensino a distância complementa os estudos presenciais à medida que permite que alunos e professores, fisicamente distanciados, possam estar a todo o momento, ligados por ferramentas de interação presentes na Internet através de nossa plataforma. Além disso, nosso material didático foi desenvolvido por professores especializados nessa modalidade de ensino, em que a clareza e objetividade são fundamentais para a perfeita compreensão dos conteúdos. A UNIVERSO tem uma história de sucesso no que diz respeito à educação a distância. Nossa experiência nos remete ao final da década de 80, com o bem- sucedido projeto Novo Saber. Hoje, oferece uma estrutura em constante processo de atualização, ampliando as possibilidades de acesso a cursos de atualização, graduação ou pós-graduação. Reafirmando seu compromisso com a excelência no ensino e compartilhando as novas tendências em educação, a UNIVERSO convida seu alunado a conhecer o programa e usufruir das vantagens que o estudar a distância proporciona. Seja bem-vindo à UNIVERSOEAD! Professora Marlene Salgado de Oliveira Reitora Biologia Aplicada 4 Biologia Aplicada 5 Sumário Apresentação da Disciplina .................................................................................................07 Plano da Disciplina ................................................................................................................09 Unidade 1- A origem e os Termos da Ecologia .......................................................13 Unidade 2 – Ecologia Básica ...............................................................................................31 Unidade 3 – Dinâmica das Populações .........................................................................47 Unidade 4 –Ecossistemas Terrestres ...............................................................................59 Unidade 5 – Ecossistemas Terrestres Brasileiros ........................................................... 81 Unidade 6 – O Homem e a Biosfera ...............................................................................113 Considerações Finais ............................................................................................................135 Conhecendo o autor .............................................................................................................137 Referências ..............................................................................................................................139 Anexos ......................................................................................................................................141 Biologia Aplicada 6 Biologia Aplicada 7 Apresentação da Disciplina Prezado aluno, Conheça a disciplina de Biologia Aplicada, seja bem-vindo. O gozo da paz está diretamente relacionado e ligado à existência de condições mínimas de vida por parte de todos aqueles que se encontram neste planeta, sobretudo, a raça humana, que desempenha um papel de responsabilidade maior perante todos os demais seres vivos ou não vivos que habitam esta esfera de vida. O respeito pelo ambiente em que vivemos é um passo importante para assegurar a qualidade de vida e o desenvolvimento ambiental consciente, pois, somente assim poderemos pensar serenamente sobre o futuro da humanidade e de todos os seres deste planeta. A Ecologia, seu conhecimento e entendimento consistem num passo importante, para não dizer determinante, no processo de perpetuação da vida saudável do planeta, pois, é com esta consciência que iniciamos o processo de ensino-aprendizagem desta disciplina no formato “on-line” assim como outras, observando o contexto descrito acima. A educação deve passar a ter papel principal, ou seja, deverá ser capaz de preparar subsídios para que a sociedade tenha sujeitos capazes de pensar e agir de forma consciente e criativa, em sua plenitude, e o olhar ecológico estende esta observância aos demais fatores do ambiente, nem sempre considerado pela humanidade, tão preocupada em produzir e consumir, retirando daí recursos que fatalmente irão se extinguir. Desta maneira, iremos iniciá-lo no estudo e na compreensão dos principais problemas que surgiram ou venham a surgir no contexto teórico desta disciplina, buscando enfatizar a importância do seu ensino para atender a diferentes áreas do conhecimento, enfatizando sua importância profissional, social e humana, contribuindo desta forma na construção de uma postura crítica, consciente e participativa do ser humano perante as urgências ambientais que vislumbramos no cenário mundial.Nossa presença será observada por você no andamento de suas atividades, buscando orientá-lo quando for necessário, por isso vamos em frente, estudando, analisando e cumprindo passo a passo todas as atividades. Depositamos credibilidadee excelência no seu desempenho. Biologia Aplicada 8 Biologia Aplicada 9 Plano da Disciplina A Biologia Aplicada possui objetivos que no contexto do ensino- aprendizagem propiciam o desenvolvimento de competências e habilidades necessárias à formação de um ser humano mais consciente de seus deveres ambientais. Ser humano esse que deve esteja preparado para executar atividades que contribuam para o bem-estar físico e social da humanidade em face das atribuições ambientais do planeta. São objetivos da disciplina Biologia Aplicada : Conhecer os principais termos ecológicos, entender as suas aplicabilidades e divisões relacionando-as aos seres vivos e ao meio ambiente, fazendo um estudo e análise dos ecossistemas; Identificar e compreender as funções dos organismos em face de seus habitats e nichos ecológicos, bem como a dinâmica de suas populações nos ecossistemas; Reconhecer os ecossistemas terrestres e suas características, bem como interferências antrópicas ou não, apresentadas a esses ecossistemas, observando a importância de sua preservação e manutenção; Compreender fatores e identificar problemas que denotem a interferência do homem no ambiente ocasionando situações de melhora ou piora no meio ambiente. O conteúdo programático da disciplina foi dividido em sete unidades, a fim de proporcionar um maior detalhamento das questões ambientais, valorizando os termos e uma unidade prática onde o aluno pode aprender e observar fenômenos ocorridos nos ecossistemas, além de detalhar a questão da dinâmica das populações juntamente com as funções de cada indivíduo no contexto ambiental. Segue abaixo a apresentação das unidades do curso de Biologia Aplicada e todos seus conteúdos. Biologia Aplicada 10 Unidade 1 - A origem e os Termos da Ecologia Nesta unidade você irá conhecer com detalhes como chegamos ao termo Ecologia, seus primeiros passos na concepção do homem, suas ramificações, divisões e conceitos, para então entender e caminhar seguramente nos caminhos que se delineiam esta importante disciplina. Além disso, você terá a oportunidade de conhecer com detalhes o significado da origem de alguns termos mais utilizados em Ecologia, para então podermos prosseguir de modo seguro nos caminhos que se delineiam nesta importante disciplina. Objetivos: Conhecer o significado e a origem da Ecologia; Entender a importância de se manter vivo o sentido literal do termo Ecologia; Conhecer com detalhes como chegamos ao termo Ecologia, seus primeiros passos na concepção do homem, suas ramificações, divisões e conceitos. Unidade 2 – Ecologia Básica A abordagem nesta unidade deverá propiciar a compreensão necessária para entender como se caminha a matéria e a energia ao longo das ramificações existentes entre os seres vivos, teremos a oportunidade de conhecer com detalhes como o ambiente procede em relação as trocas realizadas com os seres vivos Objetivos: Identificar e compreender as funções dos organismos em face de seus habitats e nichos ecológicos; Compreender a relação entre seres vivos, o homem e o ambiente. Biologia Aplicada 11 Unidade 3 – Dinâmica das Populações Nesta unidade você estudará o processo de regulação dos organismos no meio ambiente, caracterizando o processo de dinâmica de populações. Com a compreensão dos dados e conceitos, poderemos visualizar o procedimento de sobrevivência, adaptação e preservação desenvolvidas pelos organismos de forma sociável e natural. Objetivos: Identificar e compreender as funções dos organismos em face de seus costumes populacionais, bem como a dinâmica de suas populações, nos habitats, nichos ecológicos e nos ecossistemas. Compreender a relação entre seres vivos, o homem e o ambiente. Unidade 4 –Ecossistemas Terrestres Nesta unidade você estudará os ambientes terrestres e suas particularidades, observaremos a porção da biosfera denominada litosfera com as características físicas, geográficas e biológicas presentes nesses ambientes, como o homem interage com os seres e qual a melhor maneira de entendê-los e consequentemente preservá-los. Objetivo: Reconhecer os ecossistemas terrestres e suas características, bem como interferências antrópicas ou não, apresentadas a esses ecossistemas, observando a importância de sua preservação e manutenção. Biologia Aplicada 12 Unidade 5 – Ecossistemas Terrestres Brasileiros Você irá estudar nesta unidade os ecossistemas terrestres brasileiros, suas características físicas, químicas e biológicas, bem como o processo de interação dos organismos com esses biomas. Analisaremos também situações em que se possam aproveitar os recursos desses biomas sem prejudicá-los, possibilitando assim sua preservação. Objetivo: Reconhecer os ecossistemas terrestres brasileiros e suas características, bem como interferências antrópicas ou não, apresentadas a esses ecossistemas, observando a importância de sua preservação e manutenção. Unidade 6 – O Homem e a Biosfera E, para finalizar, você tomará conhecimento da importância de se possuir o título de país da megadiversidade, podendo assim, proceder de forma a não sermos mais saqueados do que já somos por nós mesmos ou por interesses externos. Além disso, também irá analisar os fenômenos globais naturais que são aumentados e agravados pelo homem, tais como: chuva ácida, desmatamentos, queimadas, enfim situações que nos levam a pensar no que pode acontecer se não começarmos a mudar radicalmente nosso comportamento em face do ambiente. Objetivos: Identificar situações de utilização inadequada dos recursos naturais oriundos da biodiversidade.; Compreender fatores e identificar problemas que denotem a interferência do homem no ambiente ocasionando situações de melhora ou piora no meio ambiente. Bons Estudos. Biologia Aplicada 13 1 A Origem e os Termos da Ecologia O Surgimento da Ecologia no Contexto da Sociedade Humana. Apresentação dos Ramos da Ecologia. Termos Empregados na Ecologia. Biologia Aplicada 14 Nesta unidade teremos a oportunidade de conhecer com detalhes como chegamos ao termo Ecologia, seus primeiros passos na concepção do homem, suas ramificações, divisões e conceitos, para então podermos entender e caminhar seguramente nos caminhos que se delineiam esta importante disciplina. Objetivos da Unidade: Conhecer o significado, a origem da Ecologia e reconhecer a importância de se manter vivo o sentido literal do termo Ecologia; Conhecer o significado da origem de alguns termos utilizados em Ecologia. Plano da Unidade : O Surgimento da Ecologia no Contexto da Sociedade Humana. Apresentação dos Ramos da Ecologia. Termos Empregados na Ecologia. Entre e fique à vontade nos estudos da primeira unidade. Biologia Aplicada 15 O Surgimento da Ecologia no Contexto da Sociedade Humana Um breve histórico. A ecologia não tem um começo precisamente definido, porém, na Grécia antiga podemos encontrar indícios de prática da Ecologia, através de um discípulo de Aristóteles chamado Teofrasto. Ele foi o primeiro a descrever as relações ocorridas com os organismos entre si e com o meio ambiente. Muito cedo na história da humanidade já se denotava interesse implícito na ecologia de forma prática, pois, o homem para sobreviver, precisava conhecer onde se encontrava, ou seja, o ambiente em que vivia, a natureza ambiental ao seu redor, exemplificada pelos vegetais, animais como fatores bióticos e as montanhas, cavernas, lagos, ar, água, enfim, os fatores abióticos em volta deles completando o meio em que eles vivem. Biologia Aplicada 16 Ecologia tem origem a partir da palavra grega oikos que exprime o sentido de “casa” nalíngua portuguesa e logos que significa “estudo”, “tratado”, também originado do grego, daí o significado: o estudo da casa ou, o estudo do ambiente, ou ainda segundo ODUM (1982) O estudo do “ambiente da casa” que inclui nela todos os organismos e processos funcionais que a tornam habitável. As bases posteriores para a ecologia moderna foram lançadas observando-se trabalhos de fisiologistas sobre plantas e animais (Darwin, Lamarck, Mendel) além do aumento do interesse na dinâmica de populações, baseado na observação feita por Tomas Malthus no inicio do século XIX sobre o conflito entre as populações em expansão e a disponibilidade de recursos provenientes do meio em que essas populações habitavam. No ano de 1870, Ernst Haeckel, célebre zoólogo alemão, ampliou o significado da palavra ecologia proferindo a seguinte definição: “Por ecologia, queremos dizer o corpo de conhecimento referente à economia da natureza – a investigação das relações totais dos animais tanto com seu ambiente orgânico quanto com seu ambiente inorgânico; incluindo, acima de tudo, suas relações amigáveis e não amigáveis com aqueles animais e plantas com os quais vêm direta ou indiretamente a entrar em contato – numa palavra, ecologia é o estudo de todas as inter-relações complexas denominadas por Darwin como as condições de luta pela existência.”* Trecho retirado do livro A Economia da natureza, por Robert E. Ricklefs 2003,p.2. Apresentação dos Ramos da Ecologia Como foi dito anteriormente, a ecologia se desenvolveu a partir de dois afluentes: a ecologia animal e a ecologia vegetal que aborda as relações das plantas entre si e com o seu ambiente. Ao se iniciar o século XX cientistas americanos e europeus se autodenominaram ecólogos, na sua grande maioria botânicos, os quais passaram a estudar as comunidades vegetais sobre prismas diferentes: o grupo europeu se concentrou em estudar a composição, estrutura e a distribuição das comunidades vegetais, o grupo americano se concentrou no desenvolvimento e sucessão dessas comunidades. Biologia Aplicada 17 Neste contexto a ecologia vegetal e a ecologia animal se desenvolveram separadamente, até que biólogos americanos e ingleses deram ênfase à inter- relação de comunidades vegetais e animais como um todo. A ecologia alcançou a modernidade e consequente maturidade por volta de 1942 com o estudo apurado e detalhado do fluxo de energia no ecossistema, realizado pelo americano R. L. Lindeman, que foram aprofundados pelos cientistas americanos Eugene e Howard Odum. Outros cientistas embarcaram nesses estudos, que resultou no surgimento de novas técnicas, métodos e definições que possibilitaram aos ecologistas, rastrear, rotular e medir o movimento de nutrientes e energias específicas distribuídas pelas cadeias e teias alimentares dos ecossistemas. O surgimento de novos métodos e técnicas deram início a um novo patamar no desenvolvimento dessa ciência, a ecologia que estuda a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas, porém faltava uma base conceitual a essa ciência, apesar da ecologia moderna se concentrar no conceito e estudo do ecossistema, faltava a presença de uma unidade funcional e delimitadora que ampliasse e definisse os estudos em qualquer área da ecologia, surgiram, então, os componentes vivos e não vivos que se encontram presentes nos ciclos de nutrientes, nos fluxos de energia, nos ecossistemas, enfim, em todos os campos de estudo dessa ciência. Biologia Aplicada 18 Como ciência, a ecologia é multidisciplinar, isto quer dizer que envolve biologia vegetal, animal, taxonomia, geografia, meteorologia, fisiologia, comportamento, sociologia, matemática, física, química e muitas outras não descritas o que torna muito difícil delinear a sua fronteira com qualquer outra ciência, pois, todas exercem influência sobre ela. Esta situação também se observa dentro da própria ecologia; quando observamos as interações dos organismos entre si ou com o ambiente fica difícil, por exemplo, separar o comportamento individual do comportamento populacional, ou ainda na escala das definições, o sentido de comunidade e ecossistema são diferentes e, ao mesmo tempo, referem- se aos mesmos componentes, pois não se pode separar um leão, uma zebra, e o capim, do solo que se encontram esses organismos. Na maioria dos casos ignorando a influência dos animais ou mesmo, dos parâmetros físicos e químicos existentes ao seu redor. A ecologia animal aborda a dinâmica, a distribuição e o comportamento das populações, das interações dos seus indivíduos com seu ambiente. Sabemos que os animais dependem dos vegetais, por isso não se pode estudar nem compreender totalmente a ecologia animal sem um considerável conhecimento da ecologia vegetal, tal fato pode ser observado no manejo de animais em seu ambiente natural, sempre se encontra um amplo ecossistema vegetal interagindo com o ecossistema animal. A ecologia animal e a vegetal são observadas também na forma de estudos individuais das interações de um organismo com seu ambiente, o que caracterizaria outro termo dentro da ecologia, a saber, autoecologia. Sendo estudada e aplicada de forma clássica, experimental e indutiva, é facilmente quantificável e útil nas pesquisas de campo e de laboratório. Algumas de suas técnicas são tomadas de empréstimo de outras áreas como: química, física, e filosofia. A autoecologia contribuiu com pelo menos dois importantes conceitos, a interação entre o(s) organismo(s) e seu ambiente, e a adaptabilidade genética de populações às condições ambientais do local onde vivem. Biologia Aplicada 19 Ao observarmos o estudo de comunidades de organismos caracterizamos a sinecologia, ou seja, a parte filosófica e dedutiva, amplamente descritiva e muito difícil de se quantificar, pois contém uma terminologia muito vasta. Apenas recentemente, com o advento da era eletrônica e atômica, a sinecologia desenvolveu instrumentos para estudar sistemas complexos e dar inicio a sua fase experimental. Os conceitos importantes desenvolvidos pela sinecologia são aqueles ligados ao ciclo de nutrientes, reservas energéticas e desenvolvimento de ecossistemas. A sinecologia possui ligações estreitas com a geologia, a meteorologia e a antropologia cultural, e pode também ser subdividida de acordo com os tipos de ambiente, como terrestre e aquático. A ecologia terrestre destina-se ao estudo de florestas, desertos, aborda aspectos dos ecossistemas como um todo, além de apresentar subdivisões que observam microclimas, química dos solos, fauna dos solos, ecogenética, ciclos e produtividade, pois os ecossistemas terrestres são muito mais sujeitos à influência dos organismos, causando flutuações ambientais muito maiores, do que nos ecossistemas aquáticos. Estes últimos são mais afetados pelas águas, além de apresentar uma resistência maior a variações ambientais como, por exemplo, a temperatura. Pela sua grande importância nos ambientes aquáticos, o ambiente físico destaca-se no estudo das características físicas do ecossistema, das correntes e da composição química da água. Por convenção, a ecologia aquática, denominada limnologia, limita-se à ecologia de cursos d’água, que estuda a vida em águas correntes e a ecologia dos lagos, que se detém sobre a vida em águas relativamente estáveis. A vida em mar aberto e estuários é objeto da ecologia marinha. Existem outras formas de denominação na ecologia, estas se encontram abordadas de forma especializada, por exemplo, na distribuição geográfica dos seres, animal ou vegetal. Denominamos geografia ecológica, o crescimento populacional, mortalidade e natalidade que são abordados na ecologia populacional. O estudo da genética e a ecologia das raças locais e espécies distintas é abordado pela ecologia genética. O comportamento, as reações dos animais em seu ambiente e as interações sociais são estudadas pela ecologiacomportamental (etologia), e através do estudo quantificado, estruturado e sistematizado dos ecossistemas. Através da análise de dados, matemática aplicada, modelos matemáticos, propiciou-se o rápido desenvolvimento da ecologia aplicada, que consiste no manejo dos recursos naturais na produção de interesse humano, tais como: agricultura, pecuária, poluição ambiental e outras. Biologia Aplicada 20 Enfim, mediante descrição dos campos e atuações em que se encaixam a ecologia podemos concluir que esta consiste no estudo das relações dos seres vivos individualmente, entre si, e com o ambiente que estes se encontram ou não. A seguir poderemos observar detalhadamente o significado e o emprego de termos empregados na Ecologia , suas atribuições, bem como as situações onde este ou aquele significado melhor se encaixa, juntamente com as suas divisões, quando este houver. Termos Empregados na Ecologia Ao iniciarmos esta unidade, pensamos em como pode ser interessante tomar conhecimento do significado de algumas palavras, sobretudo, quando estas se situam em ambientes diversos. Neste contexto, vamos observar o início de tudo, do ponto de vista científico, ou seja, com o átomo, e a partir dele, traçar os níveis de organização dos seres. Como foi dito anteriormente, o átomo inicia a sequência de componentes que irão se formar os seres, porém seu conjunto irá formar estruturas denominadas moléculas ou compostos químicos que não são diferenciáveis em seres bióticos ou abióticos, porém a partir daí temos o protoplasma, formando a célula. D aí os tecidos, que constituem os órgãos que se agrupam em sistemas que formam os organismos, que por sua vez são agrupados em espécies e assim por diante. Podemos organizar os termos ecológicos, a partir de espécies, nos seguintes níveis: Leitura Complementar : PINTO-COELHO, R. M. Fundamentos em Ecologia. 1ª reimpressão. Porto Alegre: Artmed Editora,2002. GEVERTZ, R.; AVELAR, W. E. P. et. al. Em busca do conhecimento ecológico – uma introdução à metodologia. 2. ed. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 1995. Protoplasma: matéria viva Biologia Aplicada 21 Espécie (do lat. espécie “tipo”, “ modelo”)- é o conjunto de populações formadas por indivíduos semelhantes entre si (estruturalmente, funcionalmente e bioquimicamente) capazes de se entrecruzarem, reproduzindo, naturalmente, descendentes férteis. Ex.: Homo sapiens. Organismo (do gr. Organon, “instrumento”, “parte de um corpo vivo, que executa uma função especial; + suf. -ismo, “natureza de”) é designação que se dá a qualquer ser vivo, micro-organismo, ou mesmo organismo inferior. Consiste na unidade fundamental no estudo da ecologia. Com exceção dos protistas e bactérias, que são organismos unicelulares, não encontramos unidade menor de seres que, ao longo de suas vidas, exercem relações de troca ou obtenção de energia com os meios externos, propiciando assim , modificações com o meio externo ou consigo mesmo, além de fornecerem ao meio substâncias (fezes, excretas), que de alguma forma desencadeiam relações de utilidade com outros seres, contribuindo com o ciclo da vida. População (do lat. Populatione) - é o conjunto de organismos de mesma espécie que vivem numa mesma área e num determinado período, mantendo ou não isolamento em relação a outros grupos semelhantes e habitantes de outros locais. Ex.: população de ratos em um bueiro, em um determinado dia; população de bactérias causando infecção de garganta por 10 dias; 100 mil pessoas vivendo em uma metrópole no ano de 1996, etc. As trocas exercidas entre essas populações são regidas e controladas com o objetivo maior que é a sobrevivência, seguida da perpetuação da espécie. Comunidade ou biocenose (do lat. Commnitats, “estado de vida em comum”) é compreendida como o conjunto de populações de diversas espécies que habita numa mesma área ou região num determinado período. Ex.: seres de uma floresta, de um rio, de um lago, de um brejo, dos campos, dos oceanos, etc. Essas populações interagem de forma contundente e dinâmica entre si dentro dessa comunidade, como por exemplo, uma comunidade de gaviões interage diretamente com uma comunidade de cobras ou mesmo com outra de pássaros menores, ou ainda assim, com coelhos ou lebres que, por sua vez, interagem com as cobras e assim por diante. Biologia Aplicada 22 Ecossistema (do gr. Oikos, “casa”, “ambiente”; + elemento composto; sistema, também conhecido como sistema ecológico, é compreendido como o conjunto formado pelo meio ambiente físico, ou seja, o biótopo, também chamado biócoro (formado por fatores abióticos - sem vida - como: solo, água, ar), mais a comunidade (formada por componentes bióticos - seres vivos) que com o meio se relaciona). O ecossistema se caracteriza de forma complexa e abrangente, ora incluindo milhares de organismos diferentes interagindo em estruturas abióticas complexas, ora em uma gota d’água, sem, contudo, deixar de apresentar uma enorme complexidade. Podemos observar diferentes tipos de ambientes como: florestas, campos, estuários, que exercem pouca interação entre si, no entanto, internamente esses ecossistemas, realizam profundas trocas de energia e matéria. Segundo a sua situação geográfica, os principais ecossistemas são classificados em terrestres e aquáticos. Em qualquer dos casos, são quatro os seus constituintes básicos: substâncias abióticas (compostos básicos do meio ambiente); produtores (seres autotróficos, na maior parte dos casos plantas verdes, capazes de fabricar a sua própria substância a partir de substâncias inorgânicas simples); consumidores (organismos heterotróficos, quase sempre animais que se alimentam de outros seres ou de partículas de matéria orgânica); decompositores (seres heterotróficos, na sua maioria bactérias e fungos que, decompondo as complexas substâncias dos organismos mortos, ingerem partes destes materiais libertando, em contrapartida, substâncias simples que, lançadas no ambiente, podem ser assimiladas pelos produtores). Há grande diversidade de ecossistemas: Ecossistemas naturais - bosques, florestas, desertos, prados, rios, oceanos, etc. Ecossistemas artificiais - construídos pelo Homem: açudes, aquários, plantações, etc. Biologia Aplicada 23 Ao observarmos uma paisagem, de qualquer ponto, percebemos a existência de descontinuidades como, margens do rio, limites do bosque, bordos dos campos, etc. que utilizamos frequentemente para delimitar vários ecossistemas mais ou menos definidos pelos aspectos particulares da flora que aí se desenvolve. No entanto, na passagem, por exemplo, de uma floresta para uma pradaria, as árvores não desaparecem bruscamente; há quase sempre uma zona de transição, aonde as árvores vão sendo cada vez menos abundantes. Sendo assim, é possível, por falta de limites bem definidos e fronteiras intransponíveis, denominarmos como ecótono, a região de transição entre duas comunidades ou entre dois ecossistemas. Na área de transição vamos encontrar grande número de espécies e, por conseguinte, grande número de nichos ecológicos. Por fim, temos a biosfera que se define como o conjunto de todos os ecossistemas presentes no planeta. A biosfera divide-se em três partes distintas, mas que se interpõem da seguinte maneira: atmosfera ou ar, litosfera ou crosta e hidrosfera ou água, ambas caracterizando ambientes distintos que se inter- relacionam com cada ser vivo, ligando as partes distantes do planeta através da energia que se propaga no ambiente nos seres vivos e nos seres não vivos, utilizando como veículo propagador a água, os nutrientes, as correntes, ou até mesmo alguns organismos. Vem daí o termo “agente dispersor”, erroneamente Biologia Aplicada 24 confundido com polinização. O agente dispersor transporta sementes em suaboca e nas suas fezes, atuando assim, de forma variada, de acordo com o interesse da natureza, sempre ao acaso, ou transportados também por seres não vivos, como vento, água das chuvas, rios ou mares. A biosfera é dividida em biociclos. Estes são ambientes menores dentro da biosfera. Há três biociclos: Talassociclo - biociclo marinho. Epinociclo - biociclo terrestre. Limnociclo - biociclo da água doce. Costuma-se dividir os biociclos em biócoros, como por exemplo, o biociclo terrestre se divide em quatro biócoros: floresta, savana, campo e deserto. Por sua vez, os biócoros são divididos em zonas diferentes denominadas Biomas (do gr. Bios, vida; omã, massa, proliferação) denominação dada a cada uma das grandes comunidades clímax da Terra, aos grandes grupamentos faunísticos e florísticos do globo. Se tomarmos como exemplo o bioma florestal teremos diferentes tipos de floresta: F. Tropical, F. Temperada, F. de Conífera etc. Cada tipo desses representantes é um bioma. Observe na figura abaixo como se distribui os seres de acordo com seus níveis e definições ecológicas. Na figura anterior, observamos os organismos e as regiões, isso nos faz lembrar de outro termo, o Habitat, que significa o local ou a área onde esse organismo seguramente pode ser encontrado, isto é, sua residência. É fisicamente impossível você encontrar um leão no meio do oceano, calmamente repousando, ele só estará naquele local se ocorrer um fenômeno atípico, ou seja, o barco que o transportava, naufragou, com isso podemos identificar o organismo de acordo com o local que ele frequenta. Polinização. (Do lat. Pollen, pó, farinha fina; + suf. -izar, “ação factiva”, e ação). Transporte dos grãos de pólen desde a antera até o estigma (estrutura própria do gineceu) da mesma ou de outra flor. A polinização só é eficiente quando o pólen é conduzido de uma flor para outra, carregado nas patas de um inseto. Biologia Aplicada 25 Neste habitat, podemos observar que cada organismo desempenha uma função específica, isto é, possui um nicho ecológico, que compreende a posição biológica ou funcional que uma espécie ocupa num determinado meio, ou seja, é o conjunto de atividades ecológicas que uma espécie desempenha no ecossistema. O nicho informa às custas de que o organismo se alimenta, a quem serve de alimento, como se reproduz e as formas que ele utiliza para realizar tudo isso. Entende-se por biota (do gr. Bios, ‘vida’; ota, ‘diminutivo de”) o nome dado aos seres integrantes da fauna e da flora de uma determinada região. O termo tem referência específica dentro do complexo biológico local. Ele faz menção às espécies. Devemos distinguir de outro termo, bionte (do gr. Bios, ‘vida’; onthos, “ser” ) que caracteriza qualquer ser vivo, superior ou inferior; qualquer integrante de uma população ou de uma comunidade, ou seja, termo que faz referência ao indivíduo. A nutrição é essencial para a continuidade e manutenção da vida dos organismos, em ecologia os seres são classificados de acordo com seus hábitos alimentares apresentando assim as definições que seguem abaixo. Importante : Em alguns casos confundem-se os dois termos citados anteriormente, porém são definições diferentes e específicas, ou seja, o habitat é onde você encontra o organismo e o nicho ecológico é onde ele desempenha uma função, uma espécie de profissão a desempenhar. Encontramos termos utilizados no campo da ecologia que são considerados básicos, porém não menos importantes e que no decorrer do aprendizado, serão amplamente citados. Vejamos alguns deles: Biótipo (do gr. Bios, “vida”; typo, “modelo”, “molde’). Grupo de indivíduos que apresentam o mesmo quadro geral de caracteres e que representam o padrão geral da espécie ou de uma raça; aspecto do indivíduo segundo sua complexão física ou seu temperamento, também conhecido como biótipo. Biologia Aplicada 26 Produtores (do lat. productore, ‘o que produz’, no sentido de quem produz “em primeira mão” a matéria orgânica usada como nutriente) são organismos denominados autótrofos, ou seja, capazes de produzir seu próprio alimento, através de ação fotossintetizante ou quimiossintetizante. Consumidores (do lat. consumere, ‘consumir’, ‘gastar’; + suf. -or, ‘acostumado’) diz-se dos organismos heterótrofos que por incapacidade de produção autótrofa de sua própria matéria, consomem a dos organismos fotossintetizantes, ditos produtores, ou mesmo de outros seres iguais a eles, ditos heterótrofos. São designados basicamente pelos nomes de herbívoros, carnívoros e onívoros, apesar de existirem outros tipos. Decompositores (do lat. de, pref. indica ‘retirar’, ‘desfazer’; composit(ionis), composição; + suf. -or, ‘qualidade de’ ) são micro-organismos encontrados no solo ou em ambientes aquáticos, que ocupam o último nível trófico de uma cadeia alimentar, podendo também ser constituído de organismos mais complexos como por exemplo, o urubu, o abutre, o caranguejo e o siri, dependendo do ambiente e da ocasião. Na próxima unidade iremos estudar como caminha a matéria e a energia ao longo das ramificações existentes entre os seres vivos. Leitura Complementar : RICKLEFS, R. E., A Economia da Natureza. 5. ed. Rio de Janeiro: Ed. Guanabara Koogan, 2003. SOARES, J.L. Dicionário etimológico e circunstanciado de biologia. 1. ed. São Paulo. Ed. Scipione, 1997. Biologia Aplicada 27 Exercícios - Unidade 1 1) O estudo das interações dos seres vivos entre si e com o meio ambiente é uma definição que parte da Biologia. Qual termo define Biologia? a) Zoologia. b) Histologia. c) Botânica. d) Meio ambiente. e) Ecologia. 2) Podemos encontrar indícios da prática da Ecologia a partir de qual período? a) Na Inglaterra, através de Newton. b) Nos Estados Unidos, através dos californianos. c) Na Grécia antiga, através de Teofrasto. d) Nos Estados Unidos, através dos Botânicos. e) Em Roma, através de Darwin. 3) A Limnologia tem um foco de estudo dentro da Ecologia. Aponte, nas alternativas abaixo, qual é esse foco. a) vida nos oceanos. b) morte nos oceanos. c) morte em água corrente. d) vida em água corrente. e) vida em águas paradas. Biologia Aplicada 28 4) As técnicas, métodos e definições, estudados por R. Lindeman, que possibilitaram aos ecologistas, rastrear, rotular e medir o movimento de nutrientes e energias específicas distribuídas pelas cadeias e teias alimentares dos ecossistemas contribuíram para a melhor compreensão do(a): a) fluxo de energia. b) surgimento da energia. c) desaparecimento da energia. d) contaminação da energia. e) nascimento da energia. 5) Qual foi a parte da ecologia que contribuiu com dois conceitos importantes? a) Ecologia vegetal. b) Autoecologia. c) Ecologia animal. d) Ecologia aplicada. e) Ecologia comportamental. 6 - O que vem a definir biocenose? a) É o conjunto formado pelas vários nichos que vivem e se inter-relacionam em uma região. b) É o conjunto formado pela biosfera e sua inter-relação em uma região. c) É o conjunto formado pelos vários biomas e sua inter-relação em uma região. d) É o conjunto formado pelas várias populações que vivem e se inter-relacionam em uma região. e) É o conjunto formado pelas várias populações que não vivem e se inter- relacionam em um continente. Biologia Aplicada 29 7 - Em ecologia, chama-se bioma uma comunidade biológica, ou seja, fauna e flora e suas interações entre si e com o ambiente físico: solo, água e ar. Sendo assim, o que vem a ser área biótica? a) Biosfera de um nicho ecológico. b) Biosfera de um bioma. c) área geográfica ocupada por um bioma. d) área geográfica ocupada de um ecossistema. e) área linear não ocupada pelos seres abióticos. 8 - O que vem a ser ecótono? a) É a região de transição entre duascomunidades ou entre dois ecossistemas. b) É a região de transição entre duas comunidades e três ecossistemas. c) É a região de transição entre três comunidades ou entre dois ecossistemas. d) É a região de separação entre duas comunidades ou entre dois ecossistemas. e) É a região de transição entre dois ecossistemas. 9- Defina o termo polinização. 10- A biosfera também é dividida em biociclos. Cite os nomes destes biociclos, bem como suas características. Biologia Aplicada 30 Biologia Aplicada 31 Ecologia Básica 2 O Ambiente Físico e o Ambiente Biológico. A Temperatura influenciando o Comportamento e as Características dos Animais. A Importância da Água. A Cadeia Alimentar. O Fluxo de Energia. Biologia Aplicada 32 A abordagem nesta unidade deverá propiciar a compreensão necessária para entender como se caminha a matéria e a energia ao longo das ramificações existentes entre os seres vivos, teremos a oportunidade de conhecer com detalhes como o ambiente procede em relação às trocas realizadas com os seres vivos. Objetivos da Unidade : Identificar e compreender as funções dos organismos em face de seus habitats e nichos ecológicos. Plano da Unidade: O Ambiente Físico e o Ambiente Biológico. A Temperatura influenciando o Comportamento e as Características dos Animais. A Importância da Água. A Cadeia Alimentar. O Fluxo de Energia. Bem-vindo à segunda unidade. Biologia Aplicada 33 O Ambiente Físico e o Ambiente Biológico Apesar de termos devidamente separados e identificados o ambiente físico e o biológico, devemos nesse momento retratá-los individualmente, destacando assim, suas principais características e particularidades. Destacamos os elementos componentes do ambiente físico e químico que agem sobre quase todos os aspectos da vida dos diferentes organismos, constituindo os fatores abióticos, também chamados componentes abióticos. Estes influenciam o crescimento, atividade e as características que os seres apresentam, assim como a sua distribuição por diferentes locais. Estes fatores variam de valor de local para local, determinando uma grande diversidade de ambientes. Os diferentes fatores abióticos podem agrupar-se em dois tipos principais - os fatores climáticos, como a luz, a temperatura e a umidade, que caracterizam o clima de uma região - e os fatores edáficos, dos quais se destacam a composição química e a estrutura do solo. A luz é uma manifestação de energia, cuja principal fonte é o Sol. É indispensável ao desenvolvimento dos organismos, principalmente das plantas. De fato, os vegetais produzem a matéria de que o seu organismo é formado através de um processo denominado fotossíntese, realizado a partir da captação da energia luminosa, originada do sol, possibilitando a sustentabilidade de suas estruturas. Como foi dito anteriormente, todos os animais necessitam de luz para sobreviver, a exceção se dá entre os seres que habitam nas profundezas dos oceanos (seres abissais) ou seres que habitam em ambientes fechados (cavernas, túneis, etc.) estes últimos desenvolvem mecanismos de adaptação e os anteriores praticam o processo quimiossintetizante. Certos animais como, por exemplo, as borboletas necessitam de elevada intensidade luminosa e são atraídas por ela, por isso, são designadas por espécies lucípetas (Gr.lux,luci, “luz”; petere, “procura”) sinônimo de fototactismo, ou ainda fototaxismo. Por oposição, seres como o caracol e a minhoca não necessitam de muita luz, evitando-a, pelo que são denominadas espécies lucífugas (Gr.lux,luci, “luz”; fugere, “fugir”) o mesmo que fotófobo, ou ainda troglóbios. A luz influencia o comportamento e a distribuição dos seres vivos e, também, as suas características morfológicas. Edáfico. (Do gr. Édaphos, “solo”). Relativo à constituição físico-química do solo; referente à Edafologia, ou seja, ciência que trata da composição do solo. Fototactismo. (Do gr. Photos, “luz”; lat. tactu, “sensibilidade ao toque”; + suf. –ismo). Deslocamento orientado de um organismo em função ou por influência da luz. Biologia Aplicada 34 Tal como os animais, as plantas também se orientam em relação à luz, ou seja, apresentam fototropismo. Os animais e as plantas apresentam fotoperiodismo, isto é, capacidade de reagir à duração da luminosidade diária a que estão submetidos - fotoperíodo. Muitas plantas com flor reagem de diferentes modos ao fotoperíodo, tendo, por isso, diferentes épocas de floração. Também os animais reagem de diversos modos ao fotoperíodo, pelo que apresentam o seu período de atividade em diferentes momentos do dia. A Temperatura, os Comportamentos e as Características dos Animais Alguns animais, nas épocas do ano em que as temperaturas se afastam do valor ótimo para o desenvolvimento das suas atividades, adquirem comportamentos que lhes permitem sobreviver: animais que não têm facilidade em realizar grandes deslocações como, por exemplo, lagartixas, reduzem as suas atividades vitais para valores mínimos, ficando num estado de vida latente; animais que podem se deslocar com facilidade como, por exemplo, as andorinhas, migram, ou seja, partem em determinada época do ano para outras regiões com temperaturas favoráveis. Ao longo do ano, certas plantas sofrem alterações no seu aspecto, provocados pelas variações de temperatura. Os animais também apresentam características próprias de adaptação aos diferentes valores de temperatura. Por exemplo, os que vivem em regiões muito frias apresentam, geralmente, pelagem longa e uma camada de gordura sob a pele. Cada espécie só consegue sobreviver entre certos limites de temperatura, o que confere a este fator uma grande importância. Cada ser sobrevive entre certos limites de temperatura - amplitude térmica de existência -, não existindo acima de um determinado valor - temperatura máxima - nem abaixo de outro - temperatura mínima. Cada espécie possui uma temperatura ótima para a realização das suas atividades vitais. Alguns seres têm grande amplitude térmica de existência – seres euritérmicos -enquanto outros só sobrevivem entre limites estreitos de temperatura - seres estenotérmicos. Fototropismo. (Do gr. Photos, ‘luz’; tropein, ‘desvio’, ‘mudança de direção’, + suf. -ismo, ‘característica de’ ). Desenvolvimento orientado das plantas em função da intensidade e da direção da luz que sobre elas incide. Biologia Aplicada 35 A Importância da Água A água é um componente indispensável à vida de todos os organismos. Silveira (2004, p.19) declara que: “A água, sem dúvida, é o mais poderoso dos elementos da natureza, ainda mais com toda essa dificuldade que estamos passando neste momento”. Tundisi (2004) afirma que desde os primórdios da vida no planeta Terra e da história da espécie humana, o Homo sapiens, a água sempre foi essencial. Qualquer forma de vida depende da água para sua sobrevivência e/ou para seu desenvolvimento. O homem tem a sua práxis, ou seja, o seu pensar e agir, condicionados por fatores externos, religiosos, sociais, políticos, econômicos e ambientais, sofrendo e exercendo influências e interferências sobre eles. É responsável pelo aumento da demanda de recursos naturais e pela geração de resíduos lançados ao meio ambiente. Disso decorre a crise ambiental, um dos grandes desafios da sociedade contemporânea. É fundamental desenvolver e implantar mecanismos de controle e prevenção dos recursos naturais, principalmente aqueles em que a ação do homem se faz de maneira inadequada, degradando água, solo e ar. Assis (2001, p.2, 3) cita em Águas e Vida na Terra o seguinte: “A importância da água para os seres vivos reside no fato de todas as substâncias por eles absorvidas e todas as reações do seu metabolismo serem feitaspor vias aquosas”. Apesar de todos saberem da condição essencial da presença de água para continuidade da vida, muitos seres humanos não conseguem associar essa importância com o fator preservação. É neste caso que se pode utilizar a educação ambiental com os alunos, objetivando um maior esclarecimento da importância da preservação dos recursos hídricos (na forma de água tratada) minimizando assim seu desperdício. Segundo Tundisi (2003), o suprimento de água doce de boa qualidade é essencial para o desenvolvimento econômico, para qualidade de vida das populações humanas e para a sustentabilidade dos ciclos do planeta. No Brasil, encontramos cerca de 12% de toda água doce de superfície na região Amazônica, Biologia Aplicada 36 denotando uma grande importância em relação à questão hídrica. Aliás, já se manifesta uma grande preocupação de que a falta de água seja o grande motivo para guerras no próximo século e a utilização de lençóis subterrâneos pode se converter (apesar da poluição dos lençóis freáticos) numa alternativa satisfatória para a população. Segundo Assis (2002), a poluição e a contaminação das águas, também são outros graves problemas dos rios brasileiros. Todos os 10 mil cursos d’água, entre rios e córregos, encontram-se de alguma forma poluídos. Estima-se que estejam contaminados; tal informação promove um grau de importância maior no que diz respeito à preservação da água no ambiente urbano, sobretudo, escolar, pois toda água aproveitada, tratada ou não, propicia um tempo maior para os ecossistemas lóticos se recuperarem. A Cadeia Alimentar Uma sequência de seres vivos em que um serve de alimento para o outro é denominada cadeia alimentar. Em um ecossistema, as cadeias alimentares se interligam, formando redes alimentares, também chamadas de teias alimentares. Na teia alimentar é reapresentado o máximo de relações tróficas existentes entre os diversos seres vivos do ecossistema. Nela se observa que um mesmo animal pode pertencer a níveis tróficos diferentes. É o caso dos organismos onívoros, que se nutrem de vegetais e animais, e dos carnívoros que atacam as mais variadas presas. Todos os organismos de um ecossistema que possuem o mesmo tipo de nutrição formam um nível trófico. O primeiro nível trófico é ocupado pelos produtores, seres autótrofos os quais produzem o alimento que é a base de qualquer cadeia alimentar. A energia transformada através da fotossíntese é repassada a todos os outros componentes da cadeia alimentar. Os principais produtores são as plantas e algas microscópicas. O total de energia luminosa captada pelos autótrofos constitui a chamada produtividade primária bruta (PPB). Uma parte desta energia será usada para cobrir as necessidades básicas de sobrevivência (R). O montante que sobra será a produtividade primária líquida (PPL). Temos, assim, que: PPL = PPB - R. O segundo nível trófico é ocupado por animais herbívoros, que são consumidores primários, se alimentando dos autótrofos. Biologia Aplicada 37 O terceiro nível trófico é ocupado por animais carnívoros, que são consumidores secundários, se alimentando de animais herbívoros. O quarto nível trófico é ocupado por animais carnívoros, que são consumidores terciários, se alimentando de animais carnívoros e assim por diante. Um organismo pode ocupar mais de um nível trófico, como os animais onívoros, que se alimentam de plantas, de herbívoros e de carnívoros, podendo participar de várias cadeias. Os decompositores são organismos que transformam matéria orgânica em inorgânica, fazendo com que estes compostos retornem ao solo para serem utilizados pelos produtores, gerando uma nova cadeia alimentar. Os decompositores mais importantes são bactérias e fungos, que por se alimentarem de matéria em decomposição são chamados de saprófitos ou sapróvoros. Todos os seres vivos necessitam de matéria-prima e de energia para a realização de suas atividades vitais. Os organismos produtores sintetizam seu próprio alimento orgânico a partir de matéria inorgânica e esse alimento é utilizado por eles e pelos consumidores que não são capazes de executar esta função. Dentro de um ecossistema existem níveis tróficos (de tomada de alimento). Todos os ecossistemas possuem pelo menos dois níveis tróficos: os autótrofos, que são plantas ou algas fotossintetizantes e os herbívoros, que geralmente são animais. Os autótrofos, produtores primários do ecossistema, convertem uma pequena proporção (acima de 1 por cento) da energia do sol recebida em energia química. Os herbívoros, que comem os autótrofos, são os consumidores primários. Um carnívoro que come um herbívoro é um consumidor secundário e assim por diante. Cerca de 10 por cento da energia transferida a cada nível trófico são armazenados nos tecidos corporais. Raramente há mais do que cinco elos em uma cadeia alimentar. O Fluxo de Energia Os principais produtores são os organismos fotossintetizantes. A energia luminosa do sol é transformada em energia química pelos produtores e é transmitida aos demais seres vivos, no entanto, diminui à medida que passa de um consumidor para outro, pois parte dela é liberada sob forma de calor e parte é Biologia Aplicada 38 utilizada na realização dos processos vitais do organismo. Por isso, o fluxo de energia é unidirecional, iniciando sempre com a luz do sol incidindo sobre os produtores e diminuindo a cada nível alimentar dos consumidores. A representação gráfica da transferência de energia e de matéria adquire forma de pirâmide, pois há uma redução através dos níveis tróficos. As pirâmides ecológicas podem ser de número, de biomassa ou de energia. Nelas cada nível trófico é representado por um retângulo, cujo comprimento é proporcional à quantidade da representação e a altura é sempre a mesma. A pirâmide de números representa o número de indivíduos em cada nível trófico. A pirâmide de biomassa representa a quantidade de matéria orgânica por unidade de área em dado momento. A pirâmide de energia é construída levando-se em consideração a biomassa acumulada por unidade de área e por unidade de tempo em cada nível trófico, representando graficamente as taxas de fluxo energético entre vários níveis tróficos. Um aspecto importante para entendermos a transferência de energia dentro de um ecossistema é a compreensão da primeira lei fundamental da termodinâmica que diz: “A energia não pode ser criada nem destruída e sim transformada”. Outro aspecto importante é o fato de que a quantidade de energia disponível diminui à medida que é transferida de um nível trófico para outro. A explicação para este decréscimo energético de um nível trófico para outro, é o fato de cada organismo necessitar de grande parte da energia absorvida para a manutenção das suas atividades vitais tais como: divisão celular, movimento, reprodução, etc. O esquema a seguir mostra as proporções em biomassa de um nível trófico para outro. Podemos notar que à medida que se passa de um nível trófico para o seguinte, diminui o número de organismos e aumenta o tamanho de cada um (biomassa), apesar de não se tratar de uma regra, pois encontramos organismos de grande porte ocupando o segundo nível trófico de uma cadeia ou teia. Porém a falta de coerência, associada ao descaso e ignorância humana, com a utilização de pastos e engorda de suínos, caprinos e bovinos de forma intensiva altera o ambiente e a drástica alteração na quantidade de indivíduos de um nível trófico pode influenciar em outro, causando escassez ou extinção de algumas espécies. O equilíbrio do ecossistema depende da realização de cada etapa da cadeia alimentar. E o fluxo pode ser observado nas pirâmides ecológicas denominadas de energia, de biomassa e de números, que seguem apresentadas abaixo. Biologia Aplicada 39 Pirâmide de Energia A pirâmide de energia expressa à quantidadede energia acumulada em cada nível da cadeia alimentar. O fluxo decrescente de energia da cadeia alimentar justifica o fato de a pirâmide apresentar o vértice voltado para cima. O comprimento do retângulo (tamanho das palavras) indica o conteúdo energético presente em cada elo da cadeia. Estima-se que cada nível trófico transfira apenas 10% da capacidade energética para o nível trófico seguinte, por isso uma pirâmide dificilmente apresentará mais que cinco níveis tróficos. Assim, podemos presumir o seguinte: se em uma área de plantio que durante o ano alimenta 100 pessoas for utilizada para engorda do gado, o número de gado será tão pequeno que não alimentará mais que cinco pessoas durante o ano. Vemos, então, que a quantidade de energia que se perdeu de um nível trófico para outro foi muito grande. Concluímos, assim, que os consumidores primários estão muito mais servidos energeticamente que os demais níveis tróficos da pirâmide energética. Pirâmide de Biomassa Este tipo de gráfico expressa a quantidade de matéria orgânica acumulada em cada nível trófico da cadeia alimentar. Biologia Aplicada 40 Sabemos que apenas uma pequena quantidade de biomassa adquirida é utilizada na formação de matéria viva. A maior parte dessa biomassa é utilizada como fonte de energia e depois eliminada para o meio ambiente na forma de resíduos respiratórios (CO2 e H2O) e excreções (como urina e fezes). Como no caso anterior (pirâmide de energia), apenas 10% dessa matéria é transferida para o nível trófico seguinte. Pirâmide de Números A pirâmide de número expressa à quantidade de indivíduos presente em cada nível trófico da cadeia alimentar. Biologia Aplicada 41 Como o número de indivíduos diminui ao longo dos sucessivos elos de uma cadeia alimentar, a pirâmide de número é representada com o vértice voltado para cima. Entretanto, existem inúmeros exemplos que contrariam esse fato. Na unidade seguinte, você poderá aplicar os conceitos aprendidos até agora, além de poder entender alguns processos de utilização em grupo pelos seres vivos e aprender a dinâmica de populações dos organismos. Leitura Complementar : RICKLEFS, R. E., A Economia da Natureza. 5. ed. Rio de Janeiro: Ed.Guanabara Koogan, 2003. LÉVÊQUE, C. A biodiversidade. 1. ed. Bauru, SP: EDUSP, 1999. É HORA DE SE AVALIAR! Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de ensino- aprendizagem. Biologia Aplicada 42 Exercícios - Unidade 2 1- Todos os organismos requerem energia para se manterem vivos, para crescerem, para se reproduzirem e, no caso de muitas espécies, para se movimentarem. Sendo assim, qual das alternativas abaixo está correta? a) Os produtores usam a energia luminosa para sintetizar moléculas orgânicas pobres em energia química, a partir das quais produzem energia biológica (ATP). E os consumidores não usam a energia química que está acumulada nas substâncias orgânicas que utilizam na alimentação. b) Os produtores usam a energia luminosa para sintetizar moléculas orgânicas ricas em energia química, a partir das quais produzem energia biológica (ATP). E os consumidores usam a energia química que está acumulada nas substâncias orgânicas que utilizam na alimentação. c) Os produtores e os consumidores usam a energia luminosa para sintetizar moléculas orgânicas ricas em energia química, a partir das quais produzem energia biológica (ATP). d) Os consumidores usam a energia luminosa para sintetizar moléculas orgânicas ricas em energia química, a partir das quais produzem energia biológica (ATP). E os produtores usam a energia química que está acumulada nas substâncias orgânicas que utilizam na alimentação. e) Os produtores usam a energia química que está acumulada nas substâncias orgânicas que utilizam na alimentação. Biologia Aplicada 43 2) Das alternativas abaixo, a única que permite um estudo completo de um ecossistema é: a) examinar as condições físicas e químicas do ambiente. b) estudar as relações entre as populações nele existentes. c) relacionar o meio abiótico à comunidade de organismos. d) estabelecer a densidade das populações nele existentes. e) examinar as populações do ambiente. 3) Qual dos termos abaixo engloba os fatores físicos e os fatores biológicos que operam em determinada área? a) Ecossistema. b) Comunidade. c) Nicho ecológico. d) População. e) Habitat. 4) No mar aberto, o papel correspondente ao das gramíneas em um pasto é desempenhado: a) pelas algas unicelulares. b) pelas algas pluricelulares. c) pelos vegetais superiores marinhos. d) pelo zooplâncton. e) pelos zooflagelos. Biologia Aplicada 44 5) A capivara, o maior roedor, embora perseguida pelos agricultores em virtude de devastar plantações de milho e arroz, pelo que causa prejuízos enormes, é também útil às populações ribeirinhas. À noite, esse animal pasta; durante o dia, fica escondido junto às águas de rios e lagos, onde deposita seus excrementos, que contribuem para a proliferação de algas. Estas, por sua vez, servirão de alimento a peixes, os quais, ricos em proteínas, são o prato básico das populações ribeirinhas. Indique, nesta cadeia alimentar, os produtores. a) Capivaras. b) Algas. c) Peixes. d) Algas e peixes. e) Capivaras e peixes. 6) Se classificarmos os consumidores de qualquer teia alimentar, segundo a ordem que ocupam, aqueles que sempre ocuparão a ordem mais elevada serão: a) os decompositores. b) os comensais. c) os mamíferos carnívoros. d) as aves de rapina. e) os herbívoros. Biologia Aplicada 45 7) O que melhor descreve as inter-relações, que fazem com que diferentes populações animais de uma floresta constituam uma comunidade é: a) a teia alimentar. b) a cadeia alimentar. c) a pirâmide de energia. d) o ciclo da matéria. e) o ciclo da água. 8) Assinale a alternativa correta em relação ao seguinte: num Ecossistema completo de água doce observa-se a interdependência entre os membros da comunidade, diretamente, do seguinte modo: a) os peixes carnívoros dependem do fitoplâncton. b) os hospedeiros dependem de seus parasitos. c) o zooplâncton depende do fitoplâncton. d) as plantas clorofiladas dependem do zooplâncton. e) o fitoplâncton depende do zooplânton. 9) Duas ilhas têm o mesmo potencial de produção agrícola. Numa das ilhas, uma população humana tem hábito alimentar essencialmente vegetariano e, na outra, há uma população de hábito alimentar essencialmente carnívoro. Ao considerar o fluxo de energia e matéria num ecossistema, explique em que ilha a população humana deverá ser maior. Biologia Aplicada 46 10) Explique a importância ecológica entre algas e fungos no ecossistema. Biologia Aplicada 47 Dinâmica das Populações 3 O Espaço Ocupado. Variações da População dentro do Ecossistema. Tabelas de Vida. Curvas de Sobrevivência. Regulação de Populações. Biologia Aplicada 48 Nesta unidade teremos contato com o processo de regulação dos organismos no meio ambiente, caracterizando o processo de dinâmica de populações. Com a compreensão dos dados e conceitos, poderemos visualizar o procedimento de sobrevivência, adaptação, preservação desenvolvida pelos organismos de forma sociável e natural. Objetivos da Unidade: Identificar e compreender as funções dos organismos em face de seus costumes populacionais, bem como a dinâmica de suas populações nos habitats, nichos ecológicos e nos ecossistemas; Compreender a relação entre seres vivos, o homem e o ambiente. Plano da Unidade : O EspaçoOcupado. Variações da População dentro do Ecossistema. Tabelas de Vida. Curvas de Sobrevivência. Regulação de Populações. Bem-vindo à terceira unidade. Biologia Aplicada 49 O Espaço Ocupado A população de um ecossistema pode crescer infinitamente em teoria, mas existe uma curva real de crescimento de uma população que é determinada pelo aumento dos indivíduos, modificada pela chamada resistência do ambiente. Esta resistência é composta por todos os fatores abióticos que podem influenciar no crescimento da população. O gráfico abaixo representa a curva normal de crescimento de uma população. A linha mais espessa representa o crescimento potencial e a linha sinuosa, o equilíbrio atingido pela população que é chamado equilíbrio dinâmico. Este equilíbrio tem flutuações. Este número de indivíduos, relativamente constante, será o número máximo ou a capacidade limite deste ambiente em relação a essa população. Variações da População dentro do Ecossistema O número de indivíduos de um ecossistema pode variar, modificando o tamanho das populações que o compõe. Os principais fatores que promovem modificações em uma população são: Biologia Aplicada 50 emigração. imigração. natalidade. mortalidade. Esses fatores podem modificar a chamada densidade populacional que pode ser descrita pela fórmula: densidade é a razão entre o número de indivíduos e a área ou volume por eles ocupados. O tamanho de qualquer população é determinado pelas taxas de natalidade e de mortalidade. A taxa de natalidade teórica de uma população é medida observando-se o número de nascimentos ocorridos em um determinado período dividido pelo número total da população na metade deste mesmo período. A evolução da população, ou seja, seu potencial reprodutivo é exponencial (isto é, 2, 4, 8, 16, 32); quanto maior for o número de indivíduos de uma população mais rapidamente ela crescerá. A taxa de crescimento de uma população que se expande pode geralmente ser tabulada por uma curva sigmóide, que começa lentamente, aumenta de modo exponencial durante um certo tempo e depois se nivela, à medida que a população atinge os limites de algum recurso disponível como: alimento, espaço ou, no caso de organismos aquáticos, oxigênio. Na maioria das comunidades, a taxa de mortalidade de uma espécie é observada pelo número de mortes ocorridas em um determinado período dividido pelo número total da população na metade deste mesmo período, sendo aproximadamente igual à taxa de natalidade e a população permanece relativamente estável de uma geração para a seguinte. Fatores bióticos e abióticos desempenham um papel na regulação natural da abundância dos organismos. Esses fatores podem ser independentes de densidade (temperatura ou duração do dia) ou dependentes de densidade (fonte de alimento ou predação). A densidade é obtida através da razão entre o número de indivíduos e a área ou volume (no caso de ambientes aquáticos) por eles ocupados. Biologia Aplicada 51 Os tipos e a abundância dos organismos em uma comunidade dependem não somente dos fatores abióticos, como os descritos na unidade anterior, mas também de fatores bióticos, ou seja, das interações entre as várias populações. A estes fatores dá-se o nome de resistência ambiental definida basicamente como um conjunto de fatores, abióticos ou bióticos, que desempenham um papel regulador no desenvolvimento populacional. Pode reduzir ou aumentar o tamanho da população, dependendo das condições do ambiente. Em algumas literaturas, a resistência ambiental também é conhecida como resistência do meio. O clima é uma resistência ambiental abiótica determinante no processo de desenvolvimento populacional e influi diretamente no processo dinâmico de uma população ou comunidade. Outro fator, não menos importante, é o espaço e a disponibilidade de água. Entre os tipos de resistência ambiental biótica está a competição, que pode resultar na eliminação de uma espécie (caso das angiospermas do gênero Lemna) ou sua conformidade a um quadro não competitivo (cracas e icterídeos). As plantas competem às vezes uma com a outra, produzindo substâncias tóxicas que limitam o crescimento de espécies próximas; esse fenômeno é chamado alelopatia. A simbiose é a associação estreita entre organismos de espécies diferentes. A associação pode ser benéfica a ambos os organismos (mutualismo), benéfica a um e inócua ao outro (comensalismo), ou benéfica a um e prejudicial ao outro (parasitismo). Em alguns casos de simbiose, como no dos liquens e das formigas cultivadoras de fungos, as formas associadas não podem viver separadas. A maioria das doenças nos organismos é causada por parasitas. A maior parte dos parasitas não mata o hospedeiro e raramente extermina populações inteiras. Os parasitas tendem a adaptar-se tão completamente aos seus hospedeiros que passam a depender completamente desses. Os níveis tróficos de um ecossistema estão ligados pela associação predador- presa. Essa associação exerce papel regulador no tamanho das populações e profundos efeitos evolutivos nas diversas espécies implicadas. As plantas e os animais desenvolveram uma variedade de processos de defesa contra a predação. Esses tipos de defesa incluem a "armadura" e outras formas de proteção física, como as observadas nos cactos, tatus, tartarugas e numerosos organismos além de armas químicas, tais como: venenos de plantas e secreções aversivas de insetos. Muitos organismos se camuflam. Biologia Aplicada 52 Alguns insetos vieram a assemelhar-se a organismos de outra espécie, seja para exibir um dispositivo protetor eficaz que tenham em comum com essa outra espécie (mimetismo mülleriano), seja para "dar a impressão" de possuírem esse dispositivo, embora, na verdade, não o possuam (mimetismo batesiano). Todas essas associações contribuem para determinar o caráter da comunidade e dos organismos que nela vivem. Tabelas de Vida Estas foram inicialmente desenvolvidas por profissionais da área censitária humana, onde se reúnem dados por faixa de idades em relação a mortalidade dos organismos. Encontramos basicamente dois tipos de tabelas de vida: a estática vertical, que se refere à população em um tempo definido e a de corte ou horizontal que se baseia nos indivíduos da população com a mesma idade. Elas se diferenciam apenas na maneira como os dados são coletados, sendo então montadas a partir de parâmetros como: intervalo de idade (x), número de sobreviventes no início e no final da idade x (lx), número de indivíduos mortos no intervalo x a (x+1) (dx), taxa de mortalidade durante o intervalo x a (x+1) (qx), esperança média de vida no início da idade x (ex) , média de probabilidade de sobrevivência entre duas idades sucessivas (Lx) e número total de dias que restam de vida aos sobreviventes que tenham alcançado a idade x (Tx). É possível, a partir de uma tabela de vida, calcular as taxas líquidas de crescimento de uma população, observando os parâmetros necessários que possibilitem os cálculos. Curvas de Sobrevivência É a expressão gráfica de uma coluna dita lx de uma tabela de vida; pode ser considerada também como probabilidade de sobrevivência, uma vez que representa uma proporção de indivíduos vivos em uma determinada classe etária (x). Podemos encontrar três tipos de curvas de sobrevivência: aquela que determina mortes massivas ao longo da etapa final de vida, esta é a do tipo I; temos a que delineia o número de mortes durante todas as fases do ciclo vital, denominada tipo II e a que causa mortalidade, sobretudo, em indivíduos jovens, esta é do tipo III. Biologia Aplicada 53 Regulação de Populações Ocorre observando as oscilações de populações de acordo com o seu ciclo vital, ou seja, como ocorrem essas flutuações ao longo dos anos. Sejacomo for, pouco se sabe sobre as verdadeiras causas dessas flutuações, em virtude disso, este se apresenta como um dos temas centrais no estudo da ecologia, visto que é um fenômeno de ocorrência generalizada com causas pouco conhecidas. Atualmente, temos três escolas de ecologia que buscam através de teorias explicar as causas da flutuação dessas populações. São as seguintes: 1 – Escola de Andrewartha-birch; 2 – Escola de Nicholson-Bailey; 3 – Escola de Wynne Edwards. Em 1975, Price fez uma síntese sobre essas teorias mais aceitas e classificou-as em dois fatores: exógenos (predação, alimento, espaço) e endógenos (clima, regulação genética, mudanças biológicas reprodutivas, competição e dispersão) . Na unidade seguinte, observaremos as características dos ecossistemas terrestres, destacando as florestas e suas vantagens para os seres vivos que habitam esses biomas. Até lá! Leitura Complementar : PINTO-COELHO, R. M. Fundamentos em Ecologia. 1ª reimpressão. Porto Alegre: Artmed Editora, 2002. RICKLEFS, R. E., A Economia da Natureza. 5. ed. Rio de Janeiro: Ed.Guanabara Koogan, 2003. É HORA DE SE AVALIAR! Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de ensino- aprendizagem. Biologia Aplicada 54 Exercícios - Unidade 3 1) O conjunto de indivíduos de uma mesma espécie, que ocupam uma determinada área ao mesmo tempo, é considerado uma: a) colônia. b) sociedade. c) imigração. d) população. e) comunidade. 2) Pesquisadores fizeram na última década uma estimativa relacionada ao número de anos em que a quantidade de indivíduos dobraria em determinadas populações de diversas regiões do mundo: África..................................27 anos América do Norte...............63 anos América Latina....................24 anos Ásia.....................................31 anos Austrália..............................35 anos Europa.................................88 anos Analisando os dados acima, chegamos a variadas conclusões, exceto que: Biologia Aplicada 55 (a) na América Latina, o crescimento populacional deverá ser maior do que nas outras regiões. (b) a América do Norte e a Europa tenderão a ser as regiões mais populosas do mundo. (c) a Europa é a região que terá o menor crescimento populacional do mundo. (d) nas regiões subdesenvolvidas, o crescimento populacional tenderá a ser maior do que nas regiões desenvolvidas. (e) nas regiões desenvolvidas, o crescimento populacional será pequeno. 3) Condições ambientais favoráveis podem simplesmente capacitar o aumento do número de indivíduos em uma determinada população, essa capacidade pode ser considerada como: a) a sua taxa de crescimento. b) sua densidade. c) seu potencial biótico. d) uma forma de competição intraespecífica. e) uma forma de competição interespecífica. 4) Quais os fatores abaixo podem ser considerados reguladores de crescimento das populações? a) Espaço, alimento, competição e clima. b) Espaço e competição. c) Espaço e alimento. d) Competição e clima. e) Clima, espaço e competição. Biologia Aplicada 56 5) Em um lago, havia três espécies de peixes: A, que vivia na superfície, alimentando-se de insetos e era a espécie dominante; B, que também vivia na superfície, mas se alimentava de plâncton; C, que vivia nas profundidades. O homem introduziu a espécie D e, depois de algum tempo, B passou a ser a espécie dominante. Esses dados permitem supor que a espécie D: a) tem taxa reprodutiva igual à das espécies nativas. b) compete com B pelo alimento. c) compete com A pelo alimento. d) também vive nas profundidades do lago. e) e a espécie C não são predadoras de outros peixes. 6) A razão entre o número de nascimentos em um determinado período e o tamanho da população na metade deste período tem como definição: a) emigração. b) imigração. c) taxas de natalidade. d) taxas de mortalidade. e) densidade. 7) Em uma população, I e II representam, respectivamente, taxas de mortalidade, natalidade e III e IV, imigração e emigração. Para que ocorra crescimento nessa população, é preciso que: a) I + III + II = IV. b) I > II + III. c) I + IV > II + III. d) I < II ou III < IV. e) I – II > III – II. Biologia Aplicada 57 8) “Equilíbrio populacional” - este termo está ligado à natureza quando ocorre: a) um dinamismo devido a constantes alterações no tamanho das populações. b) equivalência entre os consumidores dos vários níveis ecológicos. c) constância no número de indivíduos que constituem as populações. d) igualdade entre o número de produtores e o de consumidores primários. e) igualdade entre as taxas de natalidade e mortalidade. 9) Como ocorre a regulação de populações? 10) Explique o significado de potencial biótico. Biologia Aplicada 58 Biologia Aplicada 59 Ecossistemas Terrestres Biomas Os principais biomas da Terra A influência da vegetação na atmosfera 4 Biologia Aplicada 60 Nesta unidade teremos contato com os ambientes terrestres e suas particularidades, observaremos a porção da biosfera denominada litosfera com as características físicas, geográficas e biológicas presentes nesses ambientes, como o homem interage com os seres e qual a melhor maneira de entendê-los e consequentemente preservá-los. Objetivos da Unidade: Reconhecer os ecossistemas terrestres e suas características, bem como interferências antrópicas ou não apresentadas a esses ecossistemas, observando a importância de sua preservação e manutenção. Plano da Unidade: Biomas Os principais biomas da Terra A influência da vegetação na atmosfera Bem-vindo à quinta unidade. Biologia Aplicada 61 Biomas Biomas são as grandes formações vegetais encontradas nos diferentes continentes e devidas, principalmente, aos fatores climáticos (temperatura e umidade) relacionados à latitude. Veja na tabela abaixo as características gerais dos principais biomas da Terra. As variações da vegetação encontradas dentro do mesmo bioma devem-se, principalmente, ao solo, à topografia e à disponibilidade de água e ação humana. Estas recebem o nome de biótopos. Biologia Aplicada 62 Características Físicas e Biológicas dos Principais Biomas Biomas Precipitação e umidade Temperatura Vegetação Solo Diversidade Tundra Umidade e chuvas moderadas. Frio perpétuo; verão muito curto. Herbáceas, liquens e musgos. Solo congelado na maior parte do ano. Baixíssima. Taiga (Florestas Boreais) Umidade e chuvas moderadas. Inverno muito frio e verão frio. Árvores perenifólias; arbustos. Solo raso; pedregoso. Muito baixa. Florestas Temperadas Chuva homogênea e moderada. Estações quente e fria. Árvores caducifólias. Fértil. Moderada. Campos de Gramíneas Estação de seca longa. Inverno frio e verão moderado. Principalmente gramíneas. Moderado a fértil. Baixa. Florestas Tropicais Muita chuva, umidade alta e pouca sazonalidade. Quente o ano todo. Árvores perenes; arbustos; cipós e epífitas. Pobre a moderadamente fértil. Altíssima. Savanas Tropicais Estações secas e úmidas bem marcadas. Alta a moderada. Gramíneas; árvores baixas e arbustos. Pobre a moderadamente fértil. Alta. Desertos Pouca umidade e pouca chuva. Grande variação diária. Arbustos; cactos. Pobre a fértil. Baixa à moderada. Biologia Aplicada 63 Características Climáticas, produção primária e biomassa dos principais Biomas: Biomas Precipitação (mm) Temperatura (oC) Produção Primária (Líq.) 105 g C Biomassa t/ha Tundra 10 a 1.000 -15 a -5 0,4 a 0,6 6 Taiga (Florestas Boreais) 10 a 1.700 -5 a 3 1,1
Compartilhar