Apresentaçãoecologia Eng Química

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Capítulo 1 – Noções de Ecologia
1.1. Definição de Ecologia: 
		Oikos = casa
		Logos = estudo
Fonte:http://slideplayer.com.br/slide/293911/1/images/9/Ecologia:+O+estudo+das+inter-rela%C3%A7%C3%B5es+entre+os+organismos+e+seus+ambientes..jpg
Acessado em 21/06/2020
Evolução da ecologia 
	- palavra ecologia tem origem recente: 1869 pelo biólogo 			Ernst Haeckel
	- cerca de 1900 tornou-se um campo da ciência distinto e 			reconhecido
	- década de 70 foi chamada de “ década do ambiente”
	- décadas de 1980 e 1990 não foi dada muita atenção
	- no século 21 as preocupações com o ambiente vem à tona: 		abuso sobre a terra continua sua escalada
	- o aumento da atenção pública teve um efeito profundo sobre 
		a ecologia acadêmica - ponte entre as ciências
O papel dos engenheiros na melhoria do ambiente em que vivemos?
 
Exemplos:
	- Tecnologias novas de menor impacto ambiental
	
	- Fontes novas de combustíveis de menor poluição
	- Tratamento de efluentes
	- Processos de Reciclagem
1.2. Ecossistema: 
Os organismos vivos (elementos bióticos) e o ambiente não vivo (abiótico – ar, água e solo) estão inter-relacionados e interagem uns com os outros. 
Um sistema ecológico ou ecossistema: é qualquer unidade que inclui todos os organismos vivos (a comunidade biótica) em uma dada área interagindo com o ambiente físico de maneira equilibrada, pela reciclagem de matéria e pelo uso eficiente da energia solar. 
	
Um ecossistema conceitualmente completo inclui um ambiente de entrada (AE), um ambiente de saída (AS) e um sistema delimitado (S)
			Ecossistema = AE+ S + AS
As dimensões são extremamente variáveis
Na figura a seguir apresentam-se dois possíveis ecossistemas: um de natureza aquática e outro terrestre.
Fonte: Braga et al., 2010
A quantidade total de matéria viva em um ecossistema é denominada biomassa
Em um ecossistema, cada espécie possui seu hábitat e seu nicho ecológico
	♣Hábitat: o local ocupado pela espécie ( é o endereço)
	♣Nicho ecológico: é a função da espécie dentro do conjunto do 	ecossistema e suas relações com as demais espécies e com o 	ambiente (seria a profissão da espécie ou indivíduo)
1.2.1.Reciclagem de matéria e fluxo de energia 
Os seres vivos necessitam de energia para manter sua constituição, crescer, etc. Essa energia provém da alimentação realizada pelos seres vivos, que se dividem em:
Autótrofos: sintetizam seu próprio alimento
 Quimiossintetizantes: fonte energia é oxidação comp. inorgânicos
 Fotossintetizantes: utilizam o sol como fonte de energia. 
Heterótrofos: são incapazes de sintetizar seu alimento e para obtenção de energia utilizam-se do alimento sintetizado pelos autótrofos.
	(herbívoros, carnívoros e decompositores)
O fluxo de energia no ecossistema envolve diversos níveis de seres vivos:
Os vegetais fotossintetizantes absorvem a energia solar, armazenando-a como energia potencial (compostos)
Os herbívoros absorvem a energia neles contida por meio do processo respiratório
esse herbívoro, por sua vez, é devorado por um carnívoro, e assim sucessivamente. A energia vai se deslocando no interior do ecossistema
a energia útil reduz-se a cada passo - por isso não tem sequências longas.
Fonte:http://slideplayer.com.br/293911/1/images/27/Energia+e+fluxo+de+Mat%C3%A9ria+Org%C3%A2nica+Mat%C3%A9ria+Org%C3%A2nica+%28C-org%29.jpg Acessado em 21/06/2020
https://g1.globo.com/economia/agronegocios/globo-rural/noticia/2021/06/20/produtores-do-parana-geram-e-vendem-energia-eletrica-atraves-de-biodigestores.ghtml
1.2.2. Biomas
Grandes ecossistemas, determinados, principalmente pelo clima (função latitude), e que se caracterizam por apresentar uma vegetação típica. O solo é um fator importante. Comunidades de mesma formação.
Exemplos de biomas terrestres: florestas tropicais, florestas temperadas de folhas caducas, floresta de coníferas, campos, desertos e pantanal.
1.3. Biosfera
 É o conjunto de todos os ecossistemas da terra 
		(litosfera, hidrosfera e atmosfera)
Hidrosfera (ambiente líquido): rios, lagos, mares
Litosfera (parte sólida da terra acima do nível das águas): rochas, 		solo
Atmosfera (camada de gás que envolve a terra): ar e seus 				componentes. 
Seus elementos fundamentais (água, solo e ar), junto com a energia do sol (energia radiante) constituem a vida no planeta tal como a conhecemos.
A substância mais abundante na biosfera é a água, o qual contêm cerca de 1,4 milhão de quilômetros cúbicos de água, sendo 97,2% desse total se encontram nos oceanos. Dos 2,8% restantes, três quartos estão na forma de gelo.
Nossa biosfera é alvo de um fluxo continuo de energia, em consequência do qual ocorre uma circulação intermitente dos materiais constituintes da superfície terrestre. A fonte preponderante dessa energia é a radiação solar.
O movimento dos elementos e compostos essenciais à vida pode ser designado como ciclo biogeoquímico.
1.4. Ciclos biogeoquímicos
As relações entre espécies e ambiente físico caracterizam-se por uma constante permuta de elementos, em uma atividade cíclica, a qual, por compreender aspectos de etapas biológicas, físicas e químicas alternantes, recebe a denominação geral de ciclo biogeoquímico. 
A existência desses ciclos confere à biosfera um poder considerável de auto-regulação. 
 Em cada um desses ciclos existe um compartimento que funciona como reservatório do nutriente, de modo a garantir o escoamento lento e regularizado do elemento em questão. 
Tipos de ciclos bioquímicos:
ciclo dos elementos vitais (macro e micronutrientes); e
ciclo de um composto vital (a água).
Ciclos:
Ciclo água
Ciclo carbono
Ciclo nitrogênio
Ciclo enxofre
Ciclo do fósforo
1.4.1. Ciclo da água (ciclo hidrológico):
A movimentação da água acontece por 5 meios : Precipitação / Escoamento superficial / Infiltração / evaporação e transpiração.
Fonte:https://www.researchgate.net/profile/Jose_Marengo/publication/43652632/figure/download/fig3/AS:669414286446613@1536612211972/Figura-114-Ciclo-hidrologico.png?_sg=ioqBj8CGfgpgcMOomYdB5M6W51wObx7cKoRcQwHioegW1YvayDccN_E9x1UMuMeNEaSpyc_w5i0
Acessado em 21/06/2020
1.4.2. Ciclo do carbono
Essencial na composição da matéria orgânica. Encontra-se na atmosfera na forma de CO2
Fonte: Rocha et al., 2004
Reação de fotossíntese
1) CO2 + H2O + (hv)  C6H12O6 + O2 
Reação respiração
2) O2 + C6H12O6  CO2 + H2O
reação química de difusão
 H2O
3)CO2(g)  CO2 (aq)↔ CO2 (aq)+H2O H2CO3  H+ + HCO3- H++ CO32-
Reação de combustão (interferência do homem moderno)
4) Combustível + O2  CO2 + H2O 
 
Antes da revolução industrial a concentração de CO2 na atmosfera era de 280ppm, nos últimos 150 anos aumentou para 370ppm
efeito estufa 
Somados ao CO2 tem-se em pequenas quantidades:
Metano e CO 
1.4.3. Ciclo do nitrogênio
			N2
			NH3
			NO3-
		 Biomassa
		
Uréia, ácido úrico
aminoácidos
NH3
NO2-
nitrito
NO3-
nitrato
amonificação
denitrificação
Nitrificação
Biofixação
Ciclo do nitrogênio
O ciclo do nitrogênio, assim como o do carbono, é um ciclo gasoso.
 Na biomassa, desempenha um papel fundamental como elemento estrutural de classes de compostos bioquímicos
O depósito abiótico encontra-se sob a forma de N2 gasoso. Essa forma não pode ser utilizada pela maioria dos seres vivos
Somente os procariotos podem converter biologicamente o gás nitrogênio para nitrato. 
		N2 ↔ NO3-
Bactérias fixadoras de nitrogênio gasoso 
Bactérias de vida livre: Azotobacter (aeróbica), Clostridium (anaeróbica) e Pseudomonas sp.
Bactérias de nódulos simbióticos em leguminosas: Rhizobium, Spirillum lipoferum
Cianobactérias (vida livre ou em formas simbióticas com fungos, samambaiaias, etc): Anabaena, Nostoc e vários outros gêneros
O nitrogênio fixado (NO3- ) é utilizado pelas plantas para formação de biomassa
O nitrogênio volta ao reservatório (pool) abiótico via excreção de uréia, amônia ou ácido úrico ou então por decomposição do nitrogênio orgânico – processo chamado amonificação
	Amonificação: transformação do nitrogênioda forma orgânica 			(RCOOHNH2) para amônia e íons amônio
			NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-
NH4+ e NH3 são convertidos em nitritos (nitrossomonas) e de nitritos para nitratos (nitrobacter) – processo chamado de nitrificação.
		Nitrificação
 
NH4OH + 2O2 → HNO3 + 2H2O (Nitrificação )
Reação global
NH4OH + 3/2O2 → NO2 + 2H2O (Nitrossomonas)
Oxidam o nitrogênio amoniacal para nitrito (N-NO2)
NO2 + 1/2O2 → NO3 (Nitrobacter)
- Oxidam o nitrito - NO2 para nitrato - NO3
O nitrato pode ser usado novamente ou então transformados em N2(g) pelas bactérias denitrificantes (ação das pseudomonas) - chamado de Desnitrificação.
 Processo de redução NO3- para nitrogênio gasoso (N2). 
DESNITRIFICAÇÃO
NO3-
N2
N2O
NO2-
NO
+5
+3
+2
+1
0
Ciclo do nitrogênio
 
 
Fonte: Braga et al., 2010
Fixação Atmosférica
Outra forma natural de transformar o N2 em uma espécie reativa se dá quando relâmpagos são formados na atmosfera.
 
Uso de fertilizantes: amônia é produzida a partir do gás nitrogênio
		N2 + 3H2 2NH3
Alteração pelo homem moderno:
Processos de combustão – queima de combustíveis fósseis, principalmente na forma de óxidos de nitrogênio (NO e NO2) .
 
 Excesso de Nitrogênio compromete o equilíbrio ambiental:
 - Amônia livre é tóxica 
 -  pH pode ocasionar morte de organismos aquáticos
 - Combinado com P causa eutrofização
 - Nitrito e nitrato na água potável estão ligados à metahemoglobinemia oxidação do ferro na hemoglobina  reduzindo transferência de oxigênio aos tecidos celulares.
http://slideplayer.com.br/slide/378787/3/images/2/O+que+%C3%A9.jpg
Acessado em 21/06/2020
https://www.youtube.com/watch?v=PKOB3XQROgs&list=PLJiArVwxXtwAm556-iXnooWvTFtzL52IA&index=16
1.4.4. Ciclo do enxofre
Enxofre é um componente essencial de certos aminoácidos
 
O ciclo é basicamente sedimentar embora possua uma fase gasosa
 O enxofre existente no solo provém da rocha matriz (FeS2 e CuFS2) e da decomposição de matéria orgânica vegetal. A decomposição via micróbios em zonas anaeróbicas leva a produção de sulfeto de hidrogênio.
Os sulfetos (S2-) são oxidados a enxofre elementar (S0) (ETAPA 1) e, posteriormente, a SO42- por algumas espécies de microrganismos, em especial as do gênero Thiobacillus (ETAPA 2)
O sulfato pode ser assimilado diretamente por vegetais, algas e diversos organismos heterotróficos (etapa 3). O mesmo sulfato também pode ser dissimilado formando H2S (etapa 4). - redução dissimilatória do sulfato (Desulfovibrio)
 
 
A biomassa é decomposta por microrganismos heterotróficos (etapa 5) como pode haver excreção animal na forma de SO42- (etapa 6)
Fonte: Adaptado de http://slideplayer.com.br/7943568/24/images/29/Ciclo+do+enxofre+Figura+%E2%80%93+Ciclo+do+enxofre.jpg
Acessado em 21/06/2020
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1.4.5. Ciclo do fósforo
O fósforo é constituinte das moléculas de DNA e RNA e componente dos ossos e dentes. 
é um elemento de ciclo fundamentalmente sedimentar: rochas fosfatadas e alguns depósitos formados ao longo de milênios
Por meio de processos erosivos, ocorre a liberação do fósforo na forma de fosfatos, que serão utilizados pelos produtores. Parte desses fosfatos liberados é carreada para os oceanos (uma parte se perde)
Os meios de retorno do fosfato para os ecossistemas a partir dos oceanos são insuficientes. Esse retorno tem por principais agentes os peixes e as aves marinhas: depósitos de guano (excremento de aves) e depósitos de ossos fósseis
O fosfato dissolvido que não foi carregado para o oceano é utilizado pelos produtores que entram na cadeia e após eliminado por excreção, decomposição e ossos e dentes.
Figura 4.4 Odum e Barrett, 2007. Diagrama do modelo do ciclo do fósforo
Ciclo Biogeoquímicos - Mapa mental (Resumo dos ciclos da água, oxigênio, carbono e nitrogênio)
https://www.youtube.com/watch?v=GkAdsxETLUs
Ciclo Biogeoquímicos  - Completo
https://www.youtube.com/watch?v=wxGOC7RzeEs - Fósforo
https://www.youtube.com/watch?v=thodJM9eS9Q&list=PLJiArVwxXtwAm556-iXnooWvTFtzL52IA&index=6 - Carbono
https://www.youtube.com/watch?v=XbWO9hv3304&list=PLJiArVwxXtwAm556-iXnooWvTFtzL52IA&index=8 - Nitrogênio
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